基于表面波的薄壁容器壓力測量方法.pdf

1、薄壁壓力容器是一種常見的工業(yè)設(shè)備，為了保證生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行，經(jīng)常需要檢測它們的壓力?，F(xiàn)有的壓力測量方法大部分需要在被測對象上開孔接引壓管，因此對設(shè)備制造和后期維護(hù)帶來了諸多安全隱患。表面波傳播速度與傳播介質(zhì)的應(yīng)力、溫度有關(guān)。基于這個原理，本文建立了Rayleigh波傳播時間與溫度、壓力之間的詳細(xì)關(guān)系模型，在此基礎(chǔ)上，提出了軸向與切向參比式壓力測量方法；探討了表面溫度與壓力共同測量方法；提出了基于希爾波特黃變換的互相關(guān)時延估計方法，并開

2、發(fā)了雙路可循環(huán)超聲波時間測量裝置。本文的主要研究成果有： 1.推導(dǎo)了表面波傳播時間變化量與容器壓力、溫度之間的關(guān)系模型。表面波傳播速度受應(yīng)力、溫度、溫度應(yīng)力和曲率的影響；表面波傳播距離受到應(yīng)變、溫度影響。本文詳細(xì)分析了這些影響因素，發(fā)現(xiàn)壓力與溫度對表面波傳播時間的影響最大，且同一數(shù)量級，其余因素相對于這兩個因素影響很小，因此，忽略影響較小的因素，推導(dǎo)建立了表面波傳播時間變化量和薄壁圓柱容器壓力、溫度之間的關(guān)系模型。 2.

3、設(shè)計了基于TDC(Time-to-Digital Converter)的雙路可循環(huán)表面波傳播時間測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉；實現(xiàn)了表面波傳播時間的在線測量；采用回振法提高了時間測量精度；可以同時測量兩路脈沖輸入的時間差。很好的滿足了參比式壓力測量以及表面溫度、壓力同時測量的要求。 3.提出了基于希爾波特黃的廣義互相關(guān)時延估計方法，提高了互相關(guān)時延估計精度。當(dāng)超聲波信號有較大的變形和衰減時，在互相關(guān)函數(shù)方法作時延估計之前，

4、需要采用信號處理的方法降噪以提高時間測量精度。通過實驗比較了希爾波特黃變換法與小波變換法，最終選擇了希爾波特黃變換。實驗結(jié)果表明，希爾波特黃變換法有更好的降噪效果，且運算過程更簡單，運算速度更快，有效的提高了超聲波檢測壓力的精度。 4.提出了參比式壓力測量方法，并對容器壓力與表面溫度同時測量作了初步研究。在中低壓范圍內(nèi)，針對鋼鐵材料容器，分析了表面波傳播時間變化量和容器壓力、溫度之間的關(guān)系模型的各項數(shù)量級，并以此為基礎(chǔ)對關(guān)系模型