声速剖面仪计量校准装置机械设计与研究

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1、中图分类号TH122论文编号1006015-0038学科分类号460.4030密级TIANJINUNIVERSITYOFTECHNOLOGY硕士学位论文.S.DISSERTATION声速剖面仪计量校准装置机械设计与研究TheMechanicalDesignandResearchofCalibrationDevicesaboutSoundVelocityProfilerProhler一级学科机械工程机械电子工程学科专业作者姓名舒竞翔指导教师王收军教授天津理工大学研究生部二〇一五年独釗牲声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研宄成果，除了文中特别

2、加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得天津理工大孝或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位抡丈作者答名答孛《期：％/：(年3月！I口学位抡文敕权使用投权书本学位论文作者完全了解天津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津理工大孝可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位

3、抡文作者答名答孛£1期；知j年）月/

4、筌孛q期：y/r年3月I!分类号：TH122密级：天津理工大学研究生学位论文声速剖面仪计量校准装置机械设计与研究（申请硕士学位）学科专业：机械电子工程研究方向：机电一体化成套设备及单元技术作者姓名：舒竞翔指导教师：王收军教授2015年1月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeTheMechanicalDesignandResearchofCalibrationDevicesaboutSoundVelocityProfilerByJingxia

5、ngShuSupervisorShoujunWangJanuary2015摘要声速剖面仪是一种精密的水声仪器，它能够测量声波在液体中的传播速度，目前通常采用环鸣法直接测量在固定距离内的声信号的传播时间从而计算出声速，同时通过其自身的温度及压力传感器，测量液体的温度和垂直深度，而对声速仪的检定主要采用对比法，在相同工作环境下，将高精度声速仪标准器所测数据与待检测声速仪所得数据进行比对，从而达到检定目的。本文研究了这种高精度声速剖面仪计量校准装置的结构部分，该装置可以对检定环境同时进行高精度的温度、压力调节，进而实现了对声速值的测量条件。在检定装置内，安装有采用时间飞跃法的声

6、速测量标准器，待检声速仪测量出的声速值、温度值与压力值分别于标准器测量的声速值、高精度温度及压力传感器测量值进行比对，实现对声速仪的计量校准。本文分析了国内外声速剖面仪检定设备的几种主要结构，及其内部模拟环境的实现方式，总结了结构设计的优点及不能同时满足多物理场控制的缺点，结合以上创新目标需要，制定了能够同时精确控制压力和温度的检定设备设计方案。该方案所设计的声速剖面仪计量校准装置可在1400-1600m/s声速变化范围内（不确定度0.01m/s，U=2）对声速剖面仪进行检定，可同时完成声速、温度、压力测量数据的检定，满足目前国内外主流声速剖面仪计量校准要求。本文在方案制

7、定完成后，对该声速剖面仪检定设备的主要结构进行了详细的机械结构设计；利用Solidworks三维软件对各机构及零件建立了三维模型；利用AnsysWorkbench软件，对设备内部搅拌流场进行了流固耦合分析、结构热分析和压力分析，深入研究了设备内部环境场对声速仪标准器及被检测仪器的影响。最后，本文对设备整体结构进行了模态及谐响应分析，进一步确定了设备整体结构设计的可靠性。关键词：声速仪检定压力容器流固耦合有限元分析AbstractSoundVelocityProfilerisaprecisionmeasuringinstrumentwhichmeasuringtheacou

8、sticpropagationvelocityinwater.Nowoftenringaroundmethodisusedtodirectlymeasureacousticsignalpropagationtimeofsoundvelocityatafixeddistance,atthesametime,throughitsowntemperatureandpressuresensors,profilermeasuringtheverticaldepthandtemperatureofliquid,andthesoundvel