分布式超声波浆液密度精密测量仪设计.pdf

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1、2015芷仪表技术与传感器20l5第11期InstrumentTechniqueandSensorNO．11分布式超声波浆液密度精密测量仪设计张兴红，陈鑫，蒋洪庆(重庆理工大学，时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室，机械检测技术与装备教育部工程研究中心，重庆400054)摘要：实时的浆液密度测量是灌浆工艺中不可缺少的环节，超声波测量技术也日益广泛地被用来精密检测浆液密度。在传播距离一定时，利用超声波在介质中传播时传播速度受介质密度影响的特性，提出一种通过测量超声波在介质中的传播时间来间接求得被测介质密度的方法，设计出能够实时、精确检测浆液密度的分布式密度测量仪。在灌浆输送管道中，

2、浆液密度多分布不均匀，检测装置采用分布式测头，将多对测头均匀布置在装有被测介质的管道外壁，多通道的测量使得测量结果更加准确可靠。研究中采用的高速信号处理电路以及数字插补算法，确保了ns级的时间测量，使得超声波浆液密度测量仪实现分辨率优于0．01kg／m的高精度密度测量。关键词：浆液密度；分布式；超声波；数字插补；高精度中图分类号：TH835文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)11—0021—05DesignofDistributedUltrasonicPrecisionMeasuringInstrumentforSlurryDensityZHANGXing—hon

3、g，CHENXin，JIANGHong—qing(ChongqingUniversityofTechnology，ChongqingKeyLaboratoryofTime-gratingSensingandAdvancedTestingTechnology，EngineeringResearchCenterofMechanicalTestingTechnologyandEquipment，MinistryofEducation，Chongqing400054，China)Abstract：Thereal—timemeasurementofslurrydensityisanindis

4、pensablepartofthegroutingprocess，andtheultrasonictechnologyhasbeenwidelyusedinthehigh—precisionmeasuringofslurrydensity．Thepropagationspeedofultrasonicwavewasaf-fectedbythedensityofmediumwhenpropagating．Ahighaccuratedetectionmethodofdensitywasproposedonthebasisofthiseharacteristiebymeasuringth

5、epropagationspeedwhenthepropagationdistanceiscertain，todesignadistributeddensitometerwhichcanrealizethereal—timeandaccuratemeasurementofthedensityoftheslurry．Takingtheunevendistributionofslurryden—sityintoaccount，themeasuringdeviceuseddistributedprobes，whichwillbeevenlyarrangedinpipewallfilled

6、withmeasuredmedia，andmulti—channelmeasuringmakesthemeasurementresultsmorepreciseandreliable．Thehighresolutionandfastsignalprocessingcircuitandthedigitalinterpolationalgorithms，whichareusedtomakethemeasurementoftimereachtonanoseconds，ensuringtheultrasonicpenetronrealizehigh—precisiondensitymeas

7、urementwiththeresolutionbetterthan0．01kg／m．Keywords：slurrydensity；distributedpattern；ultrasonicwave；digitalinterpolation；highprecision0引言声波在液体介质中只能以纵波(压缩波)的形式传播，其传播特在灌浆工程中，一般采用稀浆开灌，然后逐级变浓的方法性均受介质声学特性影响J，因此可通过分辨超声波在液体中进行灌浆。浆液的水灰比随着地层等情况而