基于多元回归算法的非介入式压力检测技术研究

发布时间：2017-06-02 01:16

  本文关键词：基于多元回归算法的非介入式压力检测技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：压力容器广泛存在于工业生产和日常生活的各个方面,为了保证其可以安全稳定地运行,必须实时检测并及时控制其内部压力。传统的测压方法均为介入式,需要在容器管壁上开孔引压,不但操作过程复杂,而且容易引发新的安全隐患。因此,非介入式测压方法引起了国内外学者的高度重视,已成为压力检测领域的研究热点。在深入分析有关文献和最新成果的基础上,本论文提出了一种基于多元回归算法的压力测量模型。实验结果表明,相比于基于多个转换波形的测量模型,本论文提出的超声波压力检测方法可以有效减小残余应力的影响,在0-2MPa低压状态下显著提高了测量精度,且重复性表现更好。本论文的主要研究成果以及创新点有如下几个方面：(1)提出了一种基于多元回归算法的压力测量模型。分析之前基于多个转换波形的压力测量模型,在0-6MPa压力范围内,其平均相对误差控制在7%以下,均方根误差小于0.3MPa,但在低压状态下的测量误差依然偏大。尽管利用多个转换波形有效降低了温度影响,但由于残余应力等因素的干扰,其压力测量精度仍有待提高。因此,针对0-2MPa低压状态下出现的模型非线性问题,本论文提出了一种基于多元回归算法的压力测量模型,它能够有效抑制残余应力的影响,减小测量误差。(2)研究了探头固定特性对压力检测性能的影响。在一发两收探头模式下,利用一套可以精确测量探头荷载的机械固定装置,深入研究了接收探头固定特性对超声波信号幅值和传播时延的影响。实验结果表明,随着探头荷载的增加,超声波信号幅值会随之增大并趋于稳定。此外,改变两个接收探头的荷载大小,超声波传播时延也会随之而变化,而且其传播时延改变量和由压力容器内压所引起的传播时延处于同一数量级。因此,在实际应用中应该确保两个接收探头的固定特性一致,从而提高压力测量精度。(3)搭建了压力检测实验系统,以水压力容器为研究对象,对基于多元回归算法的压力测量模型进行了实验验证,并对比分析了不同模型的各项指标。实验结果表明,相比于基于多个转换波形的测量模型,本论文提出的压力测量模型可以在一定程度上减小残余应力的影响,在0-2MPa低压状态下的测量精度更高。
【关键词】：压力检测 非介入式 超声波 固定特性 信号幅值 传播时延 残余应力 多元回归算法
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH49
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 课题的背景和意义12-13
• 1.2 压力检测方法研究现状13-18
• 1.2.1 介入式压力检测方法13-15
• 1.2.2 非介入式压力检测方法15-18
• 1.3 本论文研究的主要内容18-20
• 第2章 超声波压力检测方法理论研究20-30
• 2.1 超声波的传播特性20-23
• 2.1.1 超声波的波型20-21
• 2.1.2 超声波的传播速度21-22
• 2.1.3 超声波在传播过程中的衰减22-23
• 2.2 检测波形的选择23-26
• 2.2.1 波型转换和临界角23-25
• 2.2.2 临界折射纵波与反射纵波的产生传播机理25-26
• 2.3 基于声弹性效应和板壳理论的压力检测方法26-28
• 2.3.1 应力对超声波波速的影响26-27
• 2.3.2 压力和应力之间的关系27-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第3章 基于多元回归算法的压力测量模型30-42
• 3.1 传播时延与容器内压之间的关系模型30-33
• 3.1.1 基于临界折射纵波和反射纵波的压力测量模型30-31
• 3.1.2 基于FIR数字滤波的互相关时延测量方法31-33
• 3.2 模型选择和模型评估33-36
• 3.2.1 模型选择原则33-34
• 3.2.2 模型评价指标34-36
• 3.3 基于多元线性回归的压力测量模型36-38
• 3.4 基于局部加权回归的压力测量模型38-41
• 3.4.1 残余应力的影响38-39
• 3.4.2 局部加权回归算法39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 探头固定特性对压力检测性能的影响42-54
• 4.1 超声波探头固定装置42-44
• 4.1.1 温度影响42-43
• 4.1.2 机械固定装置的结构43-44
• 4.2 探头固定特性对超声波信号幅值的影响44-46
• 4.3 探头固定特性对超声波传播时延的影响46-49
• 4.4 实验结果理论分析49-52
• 4.4.1 信号幅值的变化机理50
• 4.4.2 传播时延的变化机理50-52
• 4.5 本章小结52-54
• 第5章 基于多元回归算法的压力测量实验研究54-68
• 5.1 实验系统搭建54-57
• 5.2 基于多元回归算法的压力测量模型57-61
• 5.2.1 理想波形的采集57-58
• 5.2.2 基于多元线性回归的压力测量模型58-61
• 5.2.3 基于局部加权回归的压力测量模型61
• 5.3 实验结果与误差分析61-66
• 5.4 本章小结66-68
• 第6章 总结与展望68-70
• 参考文献70-76
• 攻读硕士学位期间的主要科研成果76

【参考文献】

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本文编号：413922