基于临界折射纵波和表面波的压力容器压力测量方法研究

发布时间：2021-10-30 20:26

　　压力容器广泛应用于现代工业中,为了保证其有效而安全地运行,需要测量和监控容器内的压力值。传统的压力测量方法大多需要在压力容器壁上开孔引压,这将引起所开孔区域的应力集中,给容器运行和维护带来安全隐患。因此有必要研究一种不需开孔的非侵入式压力检测方法。超声波在介质中的传播速度与介质的应力和温度有关。研究表明,基于表面波的压力容器压力测量方法是可行的。但是仅采用表面波,该种压力测量方法难以应用于球形压力容器等对象。本文提出了基于超声临界折射纵波和表面波的压力测量方法。分别建立了临界折射纵波和表面波的传播时间变化量与容器内压力、温度的关系模型。在此基础上,提出了两波参比式压力测量方法；提出了基于零相位数字滤波器的互相关时延估计方法。本文的主要研究成果和创新点如下：（1）推导了临界折射纵波和表面波的传播时间变化量与容器内压力、温度之间的关系模型。详细分析了应力、温度这两个主要因素对超声波波速和超声传播距离的影响,结合圆柱形压力容器与球形压力容器的应力分布特点,经过适当的简化处理,建立了这两类容器中临界折射纵波和表面波的传播时间变化量与压力、温度的关系模型。在此基础上,为了降低温度的影响,提出了两... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目次
主要符号清单
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 压力容器简介
        1.2.1 压力的来源
        1.2.2 薄膜理论及其应用
    1.3 常用压力检测方法
    1.4 超声压力检测技术及进展
        1.4.1 纵波射入式压力测量方法
        1.4.2 超声反射式压力测量方法
        1.4.3 基于声弹性的表面波压力测量方法
    1.5 本文的主要研究内容及意义
第2章 超声波检测技术综述
    2.1 超声学概述
    2.2 表面波的特点和主要应用
    2.3 临界折射纵波简介
        2.3.1 临界折射纵波的激发与接收
        2.3.2 临界折射纵波的特点
    2.4 超声波应力检测技术及进展
        2.4.1 超声波应力检测理论
        2.4.2 超声波应力检测的应用
    2.5 小结
第3章 基于临界折射纵波和表面波的压力测量模型
    3.1 应力对超声波波速的影响
        3.1.1 应力对临界折射纵波波速的影响
        3.1.2 应力对表面波波速的影响
    3.2 应力对超声波传播距离的影响
    3.3 温度对超声波传播的影响
        3.3.1 温度对传播速度的影响
        3.3.2 温度对传播距离的影响
    3.4 圆柱形压力容器超声传播时间变化量与压力、温度的关系模型
        3.4.1 圆柱形压力容器应力分布特点
        3.4.2 临界折射纵波传播时间变化量与压力、温度的关系模型
        3.4.3 表面波传播时间变化量与压力、温度的关系模型
        3.4.4 圆柱形压力容器参比式压力测量模型
    3.5 球形压力容器超声传播时间变化量与压力、温度的关系模型
        3.5.1 球形压力容器的应力分布特点
        3.5.2 球形压力容器参比式压力测量模型
    3.6 小结
第4章 超声波声时差测量方法研究
    4.1 声时差测量方法
        4.1.1 回振法
        4.1.2 基于TDC的声时测量方法
        4.1.3 基于互相关函数的时延估计方法
    4.2 基于零相位数字滤波器的互相关时延估计方法
        4.2.1 零相位数字滤波器简介
        4.2.2 时延估计结果及比较
    4.3 小结
第5章 基于临界折射纵波和表面波的压力测量实验研究
    5.1 压力实验系统
        5.1.1 超声波激发和接收装置
        5.1.2 超声波探头
        5.1.3 耦合剂
        5.1.4 实验压力容器
        5.1.5 示波器及超声波典型信号
    5.2 临界折射纵波和表面波复合探头设计
    5.3 基于复合探头的压力测量实验
        5.3.1 水罐压力测量实验
        5.3.2 气罐压力测量实验
        5.3.3 误差分析与讨论
    5.4 小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
作者简历
攻读博士学位期间的主要科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于迭代Hilbert变换的多分量信号解调方法研究及应用[J]. 秦毅,王家序,汤宝平.  机械工程学报. 2009(08)
[2]TDC-GP2在激光测距传感器中的应用[J]. 章坚武,张数明.  仪表技术与传感器. 2009(08)
[3]基于Rayleigh波的薄壁容器温度与压力测量方法[J]. 贺庆,张宏建,周洪亮,凌张伟.  浙江大学学报(工学版). 2009(08)
[4]零相位滤波器在基于激光多普勒效应的动态位移信号处理中的应用[J]. 邢园丁,邹虹,杨德猛,喻名德.  电子测量技术. 2009(06)
[5]《固定式压力容器安全技术监察规程》压力容器分类[J]. 郑津洋,吴琳琳,寿比南,谢铁军,陈朝晖.  压力容器. 2009(05)
[6]2008年特种设备统计分析[J]. 郭奎建.  中国特种设备安全. 2009(05)
[7]TDC超声流量计设计中的同频噪声处理[J]. 梁鸿翔,王润田,周艳.  声学技术. 2009(01)
[8]矿井下用光纤光栅水压传感器及系统[J]. 刘小会,王昌,刘统玉,魏玉宾,吕京生.  光子学报. 2009(01)
[9]临界折射纵波探头声束特性的边界元分析与测量[J]. 卢超,黎连修,涂占宽.  仪器仪表学报. 2008(12)
[10]考虑温度影响的表面波压力测量模型研究[J]. 贺庆,周洪亮,张宏建,凌张伟.  仪器仪表学报. 2008(11)

博士论文
[1]基于表面波的薄壁容器压力测量方法[D]. 贺庆.浙江大学 2007
[2]基于超声波的非侵入式压力测量方法研究[D]. 林韶峰.浙江大学 2005



本文编号：3467375