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基于超声导波的液位测量方法研究

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摘要

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题研究的主要内容

第2章 平板中的超声导波及液位测量方法

2.1 平板中的超声导波

2.1.1 自由平板中的超声导波

2.1.2 覆水平板中的超声导波

2.2 quasi-Scholte模态转换研究

2.3 基于quasi-Scholte模态的液位测量方法

2.4 本章小结

第3章 基于超声导波quasi-Scholte模态模拟研究

3.1 有限元模型及验证

3.1.1 有限元模型

3.1.2 结果分析

3.1.3 有限元模型实验验证

3.2 激发频率对quasi-Scholte模态的影响

3.3 覆水平板厚度对quasi-Scholte模态的影响

3.3.1 3mm厚钢板信号分析

3.3.2 5mm厚钢板信号分析

3.3.3 结果分析

3.4 液位测量频厚积的选择

3.5 本章小结

第4章 基于超声导波的液位测量实验研究

4.1 基于PZT的quasi-Scholte模态激发方法研究

4.2 基于EMAT的quasi-Scholte模态激发方法研究

4.2.1 EMAT传感器设计

4.2.2 EMAT传感器影响因素研究

4.2.3 EMAT激发特性实验研究

4.3 基于时频分析的quasi-Scholte模态传播时间提取

4.4 基于超声导波的液位测量实验

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

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摘要

在电站中,锅炉汽包、疏水箱等液位变化对电站机组的安全经济运行至关重要,目前现行的几种液位测量方法均需在电站设备内部布置元器件,因此在布置的过程中会对电站设备进行再加工。本文通过超声导波检测技术在不损伤电站设备的基础上及时反应液位情况。
  本文在对覆水平板中quasi-Scholte模态传播及转换规律基础上,发展了基于超声导波的液位测量方法,主要研究内容有:
  (1)在国内外研究的基础上,计算并对比研究了自由平板与单侧覆水平板中超声导波的传播模态差异;发现在单侧覆水平板中出现了一种新的导波模态,quasi-Scholte模态,此种模态与A0模态在低频区具有相似的模态结构;通过实验验证了quasi-Scholte模态与A0模态在水与空气交界面处的转换关系,从而明确了液位测量的基本原理。
  (2)基于有限元方法,研究了激发频率、平板厚度等参数对覆水平板中quasi-Scholte模态的影响,获得了液位测量应用中quasi-Scholte模态频厚积范围。
  (3)基于覆水平板侧出现的quasi-Scholte模态,分别研究PZT激发方法与EMAT激发方法下quasi-Scholte模态的激发特性,发现PZT激发方式存在的问题,设计并优化了EMAT传感器。最后通过液位测量,验证两种激发方式的可行性。

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