应用于燃气管道的声表面波应变传感器的研究

发布时间：2017-09-12 09:13

  本文关键词：应用于燃气管道的声表面波应变传感器的研究

  更多相关文章： 燃气管道 形变监测 声表面波 应变传感器 温度补偿

【摘要】：声表面波应变传感器广泛适用于多种测量环境,尤其是一些极端特殊环境,如用于燃气管道的形变监测。燃气管道运输可燃气体,长期存在管道变形燃气爆炸危险,声表面波应变传感器精度高、无源的特点,使其能精确测量燃气管道表面的微小形变,且避免在该易燃易爆场所引入安全隐患,可以较好的解决燃气管道形变监测的难题。本文在目前声表面波传感器技术研究的基础上,对应用于燃气管道的声表面波应变传感器进行了研究:一、运用有限元的分析方法,构建了声表面波压电基片的仿真模型,基于微扰理论分析计算了压电基片在各切向下的应变灵敏度。根据计算结果,选取了应变灵敏度较高且温度敏感度较低的基片切向进行实验证,在基片表面制作叉指换能器和反射栅,并实验测试了基片的应变灵敏度,实验结果与理论分析结果相吻合,验证了仿真计算结果的准确性。二,在应变测量基片的基础上设计了温度补偿基片,用于补偿应变测量过程中由温度变化引起的附加应变值。对温度补偿前后的应变传感器进行对比测试实验,结果表明补偿后传感器能有效排除温度干扰,应变测量有效提高。三、对传感器的金属封装外壳进行了研究及优化,通过对多种金属外壳结构进行试验,最终选取了一种可伐合金制成的直壁金属外壳,能够在不降低应变灵敏度的前提下对基片起到保护作用。四,将传感器与采集器电路及上位机软件进行了系统联调,使传感器系统实现了快速稳定的应变测量及数据采集,并能将采集结果实时显示于可视化界面,使更适于长期的应变监测。五,对传感器系统进行了一致性、重复性、准确性实验,经长期测试,验证了传感器的可靠性。将传感器在北京燃气集团的燃气管道进行现场安装测试,并进行了长期的应变监测及数据采集,将监测结果与经验值相对比,验证了声表面应变传感器应用于燃气管道形变监测的可行性。
【关键词】：燃气管道 形变监测 声表面波 应变传感器 温度补偿
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 燃气管道应变监测的存在的问题10-11
• 1.2 常用应变传感器介绍11-14
• 1.2.1 电阻应变片11-12
• 1.2.2 光纤布拉格光栅温度应力传感器12-13
• 1.2.3 压电应变传感器13-14
• 1.3 国内外发展现状14-15
• 1.4 论文研究内容15-16
• 1.5 论文组织结构16-18
• 第2章 传感器基片切向优化18-31
• 2.1 压电基片材料选择18-19
• 2.2 基片切向仿真计算19-25
• 2.2.1 仿真与分析19-25
• 2.3 传感器频分多址方案优化25-27
• 2.3.1 理论分析26
• 2.3.2 传感器频谱多址方案26-27
• 2.4 叉指换能器的设计27-28
• 2.5 传感器的实验测试28-31
• 2.5.1 实验测试标准28-29
• 2.5.2 实验测试结果29-31
• 第3章 传感器的温度补偿31-37
• 3.1 常用温度补偿方法31-32
• 3.2 温度补偿基片结构设计32-33
• 3.3 补偿效果的实验验证33-37
• 第4章 传感器的封装及实验验证37-45
• 4.1 封装方案及实验验证37-41
• 4.2 可靠性实验验证41-45
• 4.2.1 重复性实验41-42
• 4.2.2 重复性实验42-43
• 4.2.3 准确性实验43-45
• 第5章 系统的实验验证45-58
• 5.1 系统简介45-48
• 5.1.1 采集器电路45-47
• 5.1.2 上位机软件47-48
• 5.2 系统实验验证48-58
• 5.2.1 实验室中实验验证48-51
• 5.2.2 现场安装实验验证51-53
• 5.2.3 实验情况与数据53-58
• 第6章 总结与展望58-60
• 6.1 本文总结58
• 6.2 未来展望58-60
• 参考文献60-63
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单63-64
• 致谢64

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 武以立;高频声表面波技术的发展与应用[J];压电与声光;1988年06期

2 康铁安;;声表面波型传感器[J];宇航计测技术;1990年02期

3 杨晓东,廖代材;石英声表面波宽带延迟线[J];压电与声光;1992年06期

4 ;1声表面波技术[J];压电与声光;1994年05期

5 史国伟;声表面波的原理与发展[J];武警技术学院学报;1996年04期

6 张国民,廖代材,刘积学,梁娟;声表面波高精度多路延迟线组[J];压电与声光;1998年01期

7 苟永明;声表面波传感器原理及应用[J];传感器世界;1998年10期

8 范东远,陈明;声表面波压力遥测传感器的理论与设计[J];航空计测技术;1998年06期

9 刘艾,马伟方,施文康;一种新型的声表面波目标识别系统研究[J];传感技术学报;2000年02期

10 童筱钧,章德;石英上准纵漏表面声波在液体传感方面的潜在应用[J];传感技术学报;2000年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 朱嘉林;李永刚;李业隆;;声表面波角速率传感器的理论与数值分析[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年

2 谢馥励;张碧星;宫俊杰;;声表面波聚焦理论与方法研究[A];泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2010年

3 谢馥励;张碧星;宫俊杰;;宽频带多模式声表面波聚焦理论与方法研究[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年

4 周世圆;张运涛;徐春广;伍懿;;无源无线声表面波嵌入式测量理论与技术[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年

5 陈明;;声表面波谐振式力学量传感器的发展与现状[A];2000全国力学量传感器及测试、计量学术交流会论文集[C];2000年

6 沈中华;石一飞;严刚;袁玲;陆建;倪晓武;;激光声表面波的若干应用研究进展[A];2007年先进激光技术发展与应用研讨会论文集[C];2007年

7 潘峰;曾飞;李冬梅;刘明;刘积学;;声表面波关键材料与应用研究[A];中国真空学会2008年学术年会论文摘要集[C];2008年

8 孙斌;张涛;;多层膜结构声表面波传播理论研究进展[A];第三届上海——西安声学学会学术会议论文集[C];2013年

9 程卫东;鄂明成;董永贵;;声表面波力敏传感器基片材料最佳切向的研究[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集（Ⅲ）[C];2008年

10 王俊新;陆艳艳;何世堂;邱细敏;;声表面波气相色谱仪性能评价[A];2013中国西部声学学术交流会论文集（上）[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 韩连国 罗俊昌;科技报国迎挑战[N];中国电子报;2000年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 陈琨;激光声表面波技术测量表面微裂纹的理论与系统研究[D];天津大学;2015年

2 李秀明;铌镁酸铅和铌锌酸铅基铁电单晶中声表面波传播特性研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

3 白茂森;激光声表面波法测量薄膜杨氏模量的理论与系统研究[D];天津大学;2012年

4 杨莺;新结构声表面波质量传感器及声表面波集成声路隔离吸声技术的研究[D];浙江大学;2005年

5 刘骏跃;声表面波惯性器件传感检测技术研究[D];西北工业大学;2007年

6 李淑红;基于声表面波技术的新型气体传感器的研究[D];南开大学;2010年

7 严刚;激光声表面波用于金属表面缺陷无损检测的研究[D];南京理工大学;2007年

8 李庆亮;声表面波射频辨识标签与系统研究[D];上海交通大学;2008年

9 周金;基于声表面波技术的无线通信系统的研究[D];南开大学;2010年

10 章安良;Y型和S型组合双声路SAW质量传感器研究[D];浙江大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵瑾珠;声表面波电子鼻探测器的技术研究[D];电子科技大学;2015年

2 黄亮;高灵敏度磁电声表面波磁场传感器研究[D];电子科技大学;2015年

3 曾庆辉;基于无源无线声表面波技术的机床主轴热监测系统研究与实现[D];浙江大学;2015年

4 孙凤佩;声表面波气体探测器系统集成技术研究[D];电子科技大学;2015年

5 陈雪薇;基于声表面波的GIS开关触头温度监测的研究[D];华北电力大学;2015年

6 曹放;基于声表面波技术的无线无源温度传感器研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 陈鹏;兰姆波型声表面波无源无线温度传感器的研究[D];电子科技大学;2015年

8 刘洋;基于声表面波传感器阵列的气体检测模式识别研究[D];电子科技大学;2014年

9 汪骏雄;基于声表面波的微流体雾化机理与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

10 高君华;基于声表面波气体检测器件特性的研究[D];黑龙江大学;2015年

，

本文编号：836335