基于超声波技术的在线腐蚀监测系统应用研究
发布时间：2022-02-21 07:53
近年来,基于脉冲反射式超声波测厚原理的便携式超声波测厚仪在管道及容器壁厚的离线定期抽检领域获得了广泛应用。但对于一些腐蚀特别严重的场合无法满足要求。需要长期实时在线监测起到事故预警功能,保证生产安全。国外学者提出了一种将超声波检测设备通过波导技术安装在管道设备上的超声波腐蚀在线监测的方案。然而在国内超声波腐蚀监测系统的研究还并不成熟,且在油田、化工厂等高腐蚀现场应用甚少,本文对超声波腐蚀监测系统进行研发设计,为高腐蚀现场的腐蚀监测提供依据。论文工作主要分为六部分:第一,对本课题的研究背景和意义及主要的腐蚀监测技术进行综述,阐明超声波腐蚀监测和波导技术的研究现状。第二,给出超声波腐蚀监测的基本原理和波导装置的设计原则,为系统设计提供理论依据,通过对比确定系统设计方案。第三,对前端波导进行设计。确定波导的设计参数、根据实际应用需求设计两套夹具和使用ANSYS软件对其进行稳态热分析和瞬态波分析,验证波导良好的温度缓冲和导波性能。第四,对超声波腐蚀监测系统的硬件电路进行选型、设计和仿真。依据系统总体方案,依次设计了电源电路、超声波发射电路、回波处理电路、时间测量电路、控制电路和无线电路等,组成...
【文章来源】：中国石油大学(华东)山东省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 课题研究背景及意义
1.2 在线腐蚀监测主要方法
1.3 国内外研究现状
1.3.1 超声波腐蚀监测研究现状
1.3.2 波导缓冲技术研究现状
1.4 论文主要研究内容及组织结构
第2章 超声波与波导技术论述
2.1 超声波基本概念
2.2 超声波测厚方法与信号收发方式
2.2.1 超声波测厚方法
2.2.2 信号收发方式
2.3 超声波腐蚀监测系统原理
2.3.1 测厚布点原则
2.3.2 腐蚀速率计算
2.4 超声波在波导中的传播
2.4.1 系统波源选择和载入分析
2.4.2 波导材料选择
2.5 本章总结
第3章 波导测厚装置的设计与实验
3.1 波导杆的选择与制备
3.2 夹具设计
3.2.1 探头与波导杆的固定夹具设计
3.2.2 波导杆与工件连接夹具设计
3.3 波导杆模拟仿真
3.3.1 有限元方法及ANSYS软件介绍
3.3.2 波导杆的热分析
3.3.3 波导杆波分析
3.4 本章总结
第4章 超声波腐蚀监测系统硬件电路设计
4.1 系统总体方案
4.2 电源电路
4.3 超声波发射电路
4.3.1 脉冲发射电路
4.3.2 高压电路
4.4 超声波回波处理电路
4.4.1 信号放大电路
4.4.2 滤波电路
4.4.3 检波电路
4.4.4 电压比较电路
4.4.5 时间测量电路
4.4.6 控制电路
4.4.7 数据传输单元
4.5 本章小结
第5章 超声波腐蚀监测系统软件设计
5.1 终端控制器软件设计
5.2 上位机软件设计
5.3 本章总结
第6章 腐蚀监测系统实验与数据分析
6.1 系统过程波形测试
6.2 超声波测厚实验
6.3 系统误差分析
6.4 本章总结
总结与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]电场指纹法腐蚀监测技术的工业化应用研究[J]. 庞斌,姜胜利. 腐蚀科学与防护技术. 2017(06)
[2]一种新型管道腐蚀监测技术及应用 Permasense超声波腐蚀监测系统[J]. 刘杰,付裕,高海宾,陈振栋,王东. 全面腐蚀控制. 2016(08)
[3]油气长输管道腐蚀速率计算方法评述[J]. 林现喜,张克政,陈剑健,李银喜,周信,王联伟. 油气储运. 2016(02)
[4]基于LabVIEW平台的信号实时采集与处理系统[J]. 郭天宇,代中华,张志涛,范新刚. 声学技术. 2014(06)
[5]基于TDC-GP21芯片的超声波管道腐蚀监测技术[J]. 杨理践,高飞,高松巍. 仪表技术与传感器. 2014(12)
[6]基于Labview的信号处理虚拟实验平台[J]. 吴湖青,李秀梅,孙晨林. 杭州师范大学学报(自然科学版). 2014(06)
[7]基于ANSYS软件的结构非线性有限元分析及应用实例[J]. 郝艳娥,兰永强. 电子测试. 2014(21)
[8]高升压比DC-DC变换器的研究[J]. 沈健,刘鸿鹏,王卫. 电源学报. 2014(05)
[9]管道腐蚀超声波在线检测技术[J]. 杨理践,王健,高松巍. 中国测试. 2014(01)
[10]射线检测技术在压力容器全面检验中的应用[J]. 陈智锋. 科技传播. 2013(13)
硕士论文
[1]数字超声测厚系统设计[D]. 李传坤.中北大学 2015
[2]高温管道超声波腐蚀监测技术的研究[D]. 高飞.沈阳工业大学 2014
[3]高温管道壁厚在线监测及管理系统研发[D]. 秦良杰.浙江理工大学 2013
[4]管道在线超声波腐蚀监测技术的研究[D]. 王健.沈阳工业大学 2013
[5]高效率升压型DC-DC转换器设计研究[D]. 秦志强.西安电子科技大学 2013
[6]科学测厚系统的研究及在炼化企业的应用[D]. 张征.北京化工大学 2012
[7]基于单片机的便携式超声波测厚仪的研制[D]. 王占元.北京化工大学 2011
[8]基于电化学阻抗的快速腐蚀测试仪的研制[D]. 杨尊壹.华中科技大学 2011
[9]基于LabVIEW的嵌入式光电信号处理仪器设计[D]. 涂钦.福建师范大学 2010
[10]固体材料密度超声检测技术研究[D]. 郭芳.中北大学 2008
本文编号：3636823
【文章来源】：中国石油大学(华东)山东省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 课题研究背景及意义
1.2 在线腐蚀监测主要方法
1.3 国内外研究现状
1.3.1 超声波腐蚀监测研究现状
1.3.2 波导缓冲技术研究现状
1.4 论文主要研究内容及组织结构
第2章 超声波与波导技术论述
2.1 超声波基本概念
2.2 超声波测厚方法与信号收发方式
2.2.1 超声波测厚方法
2.2.2 信号收发方式
2.3 超声波腐蚀监测系统原理
2.3.1 测厚布点原则
2.3.2 腐蚀速率计算
2.4 超声波在波导中的传播
2.4.1 系统波源选择和载入分析
2.4.2 波导材料选择
2.5 本章总结
第3章 波导测厚装置的设计与实验
3.1 波导杆的选择与制备
3.2 夹具设计
3.2.1 探头与波导杆的固定夹具设计
3.2.2 波导杆与工件连接夹具设计
3.3 波导杆模拟仿真
3.3.1 有限元方法及ANSYS软件介绍
3.3.2 波导杆的热分析
3.3.3 波导杆波分析
3.4 本章总结
第4章 超声波腐蚀监测系统硬件电路设计
4.1 系统总体方案
4.2 电源电路
4.3 超声波发射电路
4.3.1 脉冲发射电路
4.3.2 高压电路
4.4 超声波回波处理电路
4.4.1 信号放大电路
4.4.2 滤波电路
4.4.3 检波电路
4.4.4 电压比较电路
4.4.5 时间测量电路
4.4.6 控制电路
4.4.7 数据传输单元
4.5 本章小结
第5章 超声波腐蚀监测系统软件设计
5.1 终端控制器软件设计
5.2 上位机软件设计
5.3 本章总结
第6章 腐蚀监测系统实验与数据分析
6.1 系统过程波形测试
6.2 超声波测厚实验
6.3 系统误差分析
6.4 本章总结
总结与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]电场指纹法腐蚀监测技术的工业化应用研究[J]. 庞斌,姜胜利. 腐蚀科学与防护技术. 2017(06)
[2]一种新型管道腐蚀监测技术及应用 Permasense超声波腐蚀监测系统[J]. 刘杰,付裕,高海宾,陈振栋,王东. 全面腐蚀控制. 2016(08)
[3]油气长输管道腐蚀速率计算方法评述[J]. 林现喜,张克政,陈剑健,李银喜,周信,王联伟. 油气储运. 2016(02)
[4]基于LabVIEW平台的信号实时采集与处理系统[J]. 郭天宇,代中华,张志涛,范新刚. 声学技术. 2014(06)
[5]基于TDC-GP21芯片的超声波管道腐蚀监测技术[J]. 杨理践,高飞,高松巍. 仪表技术与传感器. 2014(12)
[6]基于Labview的信号处理虚拟实验平台[J]. 吴湖青,李秀梅,孙晨林. 杭州师范大学学报(自然科学版). 2014(06)
[7]基于ANSYS软件的结构非线性有限元分析及应用实例[J]. 郝艳娥,兰永强. 电子测试. 2014(21)
[8]高升压比DC-DC变换器的研究[J]. 沈健,刘鸿鹏,王卫. 电源学报. 2014(05)
[9]管道腐蚀超声波在线检测技术[J]. 杨理践,王健,高松巍. 中国测试. 2014(01)
[10]射线检测技术在压力容器全面检验中的应用[J]. 陈智锋. 科技传播. 2013(13)
硕士论文
[1]数字超声测厚系统设计[D]. 李传坤.中北大学 2015
[2]高温管道超声波腐蚀监测技术的研究[D]. 高飞.沈阳工业大学 2014
[3]高温管道壁厚在线监测及管理系统研发[D]. 秦良杰.浙江理工大学 2013
[4]管道在线超声波腐蚀监测技术的研究[D]. 王健.沈阳工业大学 2013
[5]高效率升压型DC-DC转换器设计研究[D]. 秦志强.西安电子科技大学 2013
[6]科学测厚系统的研究及在炼化企业的应用[D]. 张征.北京化工大学 2012
[7]基于单片机的便携式超声波测厚仪的研制[D]. 王占元.北京化工大学 2011
[8]基于电化学阻抗的快速腐蚀测试仪的研制[D]. 杨尊壹.华中科技大学 2011
[9]基于LabVIEW的嵌入式光电信号处理仪器设计[D]. 涂钦.福建师范大学 2010
[10]固体材料密度超声检测技术研究[D]. 郭芳.中北大学 2008
本文编号：3636823
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