钼基合金超声导波温度传感器的设计
发布时间：2021-10-28 11:37
温度是国际单位制7个常用物理量之一,温度的测量在科技研发、工农业生产都非常重要,尤其是高温的测量。目前现有的温度传感器,包括热电偶、热电阻、膨胀式温度计及辐射温度计,虽然在技术上已经日趋成熟,能满足常规应用场合的基本要求。但是仍有一定的局限性,例如检测出的温度与实际温度相差过大,对测温环境的要求高、测温较慢。而超声导波测温是一种温度测量的新技术,具有测量范围广、灵敏度高、响应速度快等优势。本论文基于超声导波测温原理设计钼基合金超声导波温度传感器,实现对温度的分布式测量。在理论研究方面,本文主要通过对超声导波测温原理的研究,提出了一种钼基合金超声导波温度传感器设计方案,并且研究了超声导波温度传感器的关键尺寸参数,基于频散理论计算了探头频率与波导杆直径。在平台搭建方面,论文根据实验需要,搭建超声导波测温实验平台,主要由超声换能器、超声脉冲发生接收器以及示波器组成。研究了超声回波信号算法,包括超声特征回波信号的数学模型,采用互相关法计算超声回波信号的温度特征信息,即延时值。在完成超声测温平台基础上,研制了波导材料为钼基合金的分布式超声导波温度传感器,通过标定实验获得了钼基合金两段敏感元分别在...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超声导波的产生Fig.2-1Generationofultrasonicguidedwaves
中北大学学位论文13图2-3超声测温原理示意图Fig.2-3Schematicdiagramofultrasonictemperaturemeasurementprinciple因此，两个节点波之间的声速c1为：)(2111TLc（2-4）第二个节点与端点之间的声速c2为：)(2222TLc（2-5）因此可以得出两个不同温度区域内，关于温度与时差的函数关系，实现分布式测温。2.3超声导波温度传感器的设计超声导波温度传感器主要由换能器、波导杆、敏感元等组成，由于信号的衰减、导波的频散现象等会对超声回波信号产生影响，因此，对波导杆以及敏感元的尺寸大小也有一定要求。2.3.1传感器材料的选择随着科技技术的发展进步，超声换能器的技术水平已相当先进，已经可以适用于各种场合，可以满足各种需求，因此，在超声脉冲测温技术的应用中，敏感元件材料的选
中北大学学位论文15图2-4换能器产生纵波示意图Fig.2-4Schematicdiagramofatransducerproducinglongitudinalwaves图2-5换能器同时产生纵波和横波示意图Fig.2-5Schematicdiagramofatransducerproducingbothlongitudinalandshearwaves图2-6换能器产生横波示意图Fig2-6Schematicdiagramofatransducerproducingshearwaves
【参考文献】：
期刊论文
[1]温度传感器的对比研究[J]. 曹博,刘文评. 内江科技. 2019(09)
[2]基于K型热电偶温度传感器的测温系统研究[J]. 杜林颖,于鸿彬,王磊. 现代电子技术. 2019(14)
[3]压力式温度计的原理和特性及使用注意事项[J]. 班月. 城市建设理论研究(电子版). 2019(11)
[4]铱铑合金超声导波方法的固体火箭发动机燃烧室温度测试[J]. 魏艳龙,王高,王兴起,张可,杨录,王凯,吕建刚,梁海坚,周汉昌. 推进技术. 2018(08)
[5]温湿度传感器校准结果的不确定度分析与评定[J]. 魏明明,金锐,闻春华,苗洁,郑德彬. 电子测量技术. 2018(08)
[6]热电偶和热电阻的区别与应用简介[J]. 杨君,陈大海. 世界有色金属. 2017(18)
[7]基于超声波的蓝宝石温度传感器[J]. 原东方,李仰军,王高,梁海坚,田苗. 科学技术与工程. 2017(24)
[8]膨胀式温度计(玻璃棒)分类及误差来源浅析[J]. 徐静,贺红平,王栋. 城市建设理论研究(电子版). 2017(11)
[9]压力式温度计的原理和特性及使用注意事项[J]. 白冰,高福生. 轻工标准与质量. 2017(02)
[10]玻璃液体温度计的特性原理及使用注意事项[J]. 高福生. 轻工标准与质量. 2017(02)
硕士论文
[1]便携式超声导波工业测温仪系统设计[D]. 王彦文.中北大学 2019
[2]基于正弦校准的压力传感器低频动态特性及其不确定度的研究[D]. 张浩.中北大学 2019
[3]超声导波测温关键技术研究与实现[D]. 苏世雄.中北大学 2018
[4]超声导波测温关键技术研究[D]. 任海平.中北大学 2017
[5]黑体辐射测温法对Cu液—固相变温度的研究[D]. 郝玺.太原科技大学 2017
[6]超声导波在钢轨中衰减特性研究[D]. 赵云飞.北京交通大学 2017
[7]光纤光栅智能应变传感器系统的研制与不确定度分析[D]. 肖范.昆明理工大学 2016
[8]基于回波包络上升沿拟合的超声测温算法研究[D]. 赖国强.重庆大学 2015
[9]分布式光纤温度传感器空间分辨率对测温精度的影响研究[D]. 徐瀚立.中国计量学院 2014
[10]微米尺度膜厚薄膜热电偶传感器的研制[D]. 邬云晨明.中国计量学院 2014
本文编号：3462747
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超声导波的产生Fig.2-1Generationofultrasonicguidedwaves
中北大学学位论文13图2-3超声测温原理示意图Fig.2-3Schematicdiagramofultrasonictemperaturemeasurementprinciple因此，两个节点波之间的声速c1为：)(2111TLc（2-4）第二个节点与端点之间的声速c2为：)(2222TLc（2-5）因此可以得出两个不同温度区域内，关于温度与时差的函数关系，实现分布式测温。2.3超声导波温度传感器的设计超声导波温度传感器主要由换能器、波导杆、敏感元等组成，由于信号的衰减、导波的频散现象等会对超声回波信号产生影响，因此，对波导杆以及敏感元的尺寸大小也有一定要求。2.3.1传感器材料的选择随着科技技术的发展进步，超声换能器的技术水平已相当先进，已经可以适用于各种场合，可以满足各种需求，因此，在超声脉冲测温技术的应用中，敏感元件材料的选
中北大学学位论文15图2-4换能器产生纵波示意图Fig.2-4Schematicdiagramofatransducerproducinglongitudinalwaves图2-5换能器同时产生纵波和横波示意图Fig.2-5Schematicdiagramofatransducerproducingbothlongitudinalandshearwaves图2-6换能器产生横波示意图Fig2-6Schematicdiagramofatransducerproducingshearwaves
【参考文献】：
期刊论文
[1]温度传感器的对比研究[J]. 曹博,刘文评. 内江科技. 2019(09)
[2]基于K型热电偶温度传感器的测温系统研究[J]. 杜林颖,于鸿彬,王磊. 现代电子技术. 2019(14)
[3]压力式温度计的原理和特性及使用注意事项[J]. 班月. 城市建设理论研究(电子版). 2019(11)
[4]铱铑合金超声导波方法的固体火箭发动机燃烧室温度测试[J]. 魏艳龙,王高,王兴起,张可,杨录,王凯,吕建刚,梁海坚,周汉昌. 推进技术. 2018(08)
[5]温湿度传感器校准结果的不确定度分析与评定[J]. 魏明明,金锐,闻春华,苗洁,郑德彬. 电子测量技术. 2018(08)
[6]热电偶和热电阻的区别与应用简介[J]. 杨君,陈大海. 世界有色金属. 2017(18)
[7]基于超声波的蓝宝石温度传感器[J]. 原东方,李仰军,王高,梁海坚,田苗. 科学技术与工程. 2017(24)
[8]膨胀式温度计(玻璃棒)分类及误差来源浅析[J]. 徐静,贺红平,王栋. 城市建设理论研究(电子版). 2017(11)
[9]压力式温度计的原理和特性及使用注意事项[J]. 白冰,高福生. 轻工标准与质量. 2017(02)
[10]玻璃液体温度计的特性原理及使用注意事项[J]. 高福生. 轻工标准与质量. 2017(02)
硕士论文
[1]便携式超声导波工业测温仪系统设计[D]. 王彦文.中北大学 2019
[2]基于正弦校准的压力传感器低频动态特性及其不确定度的研究[D]. 张浩.中北大学 2019
[3]超声导波测温关键技术研究与实现[D]. 苏世雄.中北大学 2018
[4]超声导波测温关键技术研究[D]. 任海平.中北大学 2017
[5]黑体辐射测温法对Cu液—固相变温度的研究[D]. 郝玺.太原科技大学 2017
[6]超声导波在钢轨中衰减特性研究[D]. 赵云飞.北京交通大学 2017
[7]光纤光栅智能应变传感器系统的研制与不确定度分析[D]. 肖范.昆明理工大学 2016
[8]基于回波包络上升沿拟合的超声测温算法研究[D]. 赖国强.重庆大学 2015
[9]分布式光纤温度传感器空间分辨率对测温精度的影响研究[D]. 徐瀚立.中国计量学院 2014
[10]微米尺度膜厚薄膜热电偶传感器的研制[D]. 邬云晨明.中国计量学院 2014
本文编号：3462747
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