基于多个转换波形的非介入式压力检测方法-研究

《基于多个转换波形的非介入式压力检测方法-研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据致谢时光荏苒，两年半的硕士学>--j生涯即将结束，在此谨向所有支持、帮助和关心我的人表示诚挚的感谢!本论文是在导师周洪亮副教授悉心指导与亲切关怀下完成的。由衷地感谢周老师在我的研究生学>-j生涯给予我的教诲、帮助与关心。两年半以来，周老师严谨的治学作风、认真务实的工作态度、平易近人的性格深深地影响着我，激励着我前进。在周老师的悉心指导下，我大大提高了自己的动手能力以及科研能力，可以说自身的每一次进步都离不开老师的谆谆教导与严格要求。在此衷心祝福周老师及其家人身体健康、一帆风顺!特别感谢张宏建教授在研究工作中给予的宝贵意见，特别感谢杨祥龙教授在课题进展中给予的支持与帮助，特

2、别感谢黄志尧教授给予我的指导与帮助。衷心感谢课题组成员毕瑶师兄、赵延杰师弟在项目中给予我的莫大帮助。感谢实验室的各位同学：覃春芳、杨新果、周俊儒、白宏震、邵文佳、唐晓宇、丁阳、冯禹、许畅、罗常泳、张振华、危鄂元、韩清垄、童艳萍、明晓洋、谢翔、王君迪、刘志祥、金松、林炜斌、季涛等，感谢你们的陪伴与帮助，祝福你们!最后，特别感谢我的爸妈、哥哥和妹妹，感谢你们一直以来对于我的无私支持与奉献，正是由于你们的支持、鼓励、关心、帮助、照顾，我才能一路成长，顺利完成我的硕士学业。感谢你们!周汉华二零一五年三月于浙江大学求是园万方数据浙江大学硕士学位论文II万方数据摘要压力容器广泛应用于工业领域

3、，数量巨大。它作为特种承压设备往往承载着易燃易爆、剧毒或腐蚀介质。压力容器一旦发生事故，容易导致火灾、中毒、污染等灾难发生，严重破坏国民经济，故其压力状态必须得到实时监测。传统的压力检测方法通常需要在容器外壁凿孔，破坏容器的结构完整性，容易引起爆炸。因此，研究一种非介入式压力检测方法是非常必要的。在研究了国内外相关文献的基础上，本文结合声弹性效应与薄壳理论，提出了一种基于多个转换波形(临界折射纵波与多个反射纵波)的压力检测方法。实验结果表明，相比常用的基于单一波形的测量方法，该方法有效降低了温度影响，测量精度较高，相对平均误差控制在7％以下，均方根误差在0．3MPa以内。本文的主

4、要工作和创新点包括：(1)建立了超声波(临界折射纵波、反射纵波)传播时延与压力之间的关系模型。根据声弹性效应建立了波的传播速度与应力关系；根据板壳理论建立了压力与应力之间的关系；以应力为中间变量，推导出了基于超声波的压力．时延测量模型。由于波的声弹性效应很微弱，压力引起的传播时延很小，本文引入FIR数字滤波器用于抑制噪声信号，并通过互相关法求取时延。实验结果表明，基于FIR滤波的互相关法有效实现了时延测量，准确度高。(2)理论研究了超声波频率对压力测量性能的影响。以临界折射纵波为对象，本文分析了波的渗透深度与频率之间关系；利用有限元软件ANSYS分析了管壁层的应力分布；建立了波的

5、传播时延与频率关系。实验结果表明，随着频率的增加，相同压力下波的传播时间增加，有助于提高灵敏度；但同时接收波信号幅值衰减更严重，信噪比降低，很可能会引起测量准确度下降。综合这两方面的影响，本文选择了5MHz超声探头用于超声波的激发与接收。(3)提出了一种基于多个转换波形的压力测量方法。分析基于单一波形的压力测量方法发现，其测量精度不高。原因主要有两个方面：一方面，过度依赖单一波形的时延测量精度，而时延测量容易受环境噪声干扰；另一方面，临界折射纵波与众多反射纵波的传播时延容易受温度影响。由于临界折射纵波、反射纵波时延均随压力、温度呈线性变化，基于信息融合思想，本文提出了基于多个转I

6、II万方数据浙江大学硕士学位论文换波形的压力测量方法，能有效降低温度影响，提高压力测量精度。(4)以两水介质压力容器为实验对象，对不同的压力测量模型进行实验研究。实验结果表明，相比于基于单一波形的压力测量方法，本文提出的方法取得了良好的测量精度。关键词：压力测量，非介入式，压力容器，临界折射纵波，反射纵波，频率影响，温度影响IV万方数据AbstractPressurevesselsarewidelyusedinindustry．Asspecialequipment，pressurevesselsusuallycarrywithdangerousmedia，suchasflamma

7、ble，explosive，virulentandcorrosivematerial．Onceanaccidenthappens，pressurevesselsoftencausefire，toxicsisandpollution，whichseriouslyimpedesthedevelopmentofnationaleconomy．Anditisessentialtomeasureandmonitorthepressureinthevessels．Traditionalmet