基于超声的固体结构内部温度场测量及实验研究

发布时间：2023-02-14 17:25

　　固体结构内部温度场的测量与控制在工业生产、人们日常生活以及新技术研究中都有着十分重要的意义。结构内部温度场的测量是一个复杂问题,现有的内部测温方法主要为热电偶测温法、光纤光栅测温法以及中子共振谱法等,但此类测温方法具有较大的局限性,或是需要接触式测量而破坏结构稳定性,或是测温条件有所欠缺而不易推广。因此,发展一种能够实现固体结构内部无损测温的技术成为了现今温度测量及控制的重点研究方向之一。其中,超声温度技术具有非接触式、响应速度快、不受辐射影响、没有温度漂移、测温范围大、灵敏度高等特点而被广泛关注。针对内部温度的无损探测需求,本文采用理论分析、数值模拟和实验验证结合的方式,分别从超声测温机理以及结构内部温度场重建方法两个方面开展基于超声的固体结构内部温度场的测量及实验研究,为探索发展结构内部温度分布的超声探测技术奠定基础。本文主要完成了以下工作:(1)设计和构建了基于超声波测温机理的实验平台。根据研究内容,设计了超声声时测量系统、温度测量系统、温度控制系统以及附属部件四个系统部分,并对系统中的仪器进行了选型以及精度评价。(2)基于超声波传播规律的研究,对主要影响超声声速的三个因素进行分...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究目的及意义
        1.1.1 固体结构内部测温的重要性
        1.1.2 固体结构内部测温技术介绍及分析
    1.2 超声测温技术国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本论研究内容及章节安排
2 超声测温概述
    2.1 超声测温原理
    2.2 超声测温方法
    2.3 温度场重建算法
        2.3.1 比较解析法
        2.3.2 有限差分法
        2.3.3 最小二乘法
        2.3.4 温度场算法比较与分析
    2.4 本章小结
3 超声测温系统设计
    3.1 超声测温系统结构设计
    3.2 超声测温系统搭建
        3.2.1 实验试样设计
        3.2.2 超声声时测量系统
        3.2.3 温度测量系统
        3.2.4 温度控制系统
        3.2.5 附属器件
    3.3 本章小结
4 固体中的超声传播规律研究
    4.1 固体中的声速表征及温度修正
        4.1.1 声速的表征
        4.1.2 声速方程的温度修正
    4.2 超声声速温度修正方程的仿真研究
        4.2.1 动力学有限元基本理论
        4.2.2 模型的建立及条件设置
        4.2.3 铝材料中仿真研究
        4.2.4 钢材料中仿真研究
        4.2.5 超声波的时移特性
    4.3 超声声速温度修正方程的实验研究
        4.3.1 实验准备与方案
        4.3.2 超声声时获取及数据结果
        4.3.3 仿真及实验结果分析
        4.3.4 热膨胀对超声传播时间测量的影响
    4.4 本章小结
5 稳态非均匀温度场重建方法研究
    5.1 一维稳态非均匀温度场重建模型
    5.2 结构内部温度场重建的仿真研究
        5.2.1 模型参数设置
        5.2.2 仿真结果分析
        5.2.3 温度场的重建及分析
    5.3 结构内部温度场重建的实验研究
        5.3.1 实验准备与方案
        5.3.2 温度场的重建及分析
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.3 展望
参考文献
作者简介



本文编号：3742698