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基于兰姆波的罐体液位检测方法研究

怀保玲  
【摘要】: 罐体液位检测广泛应用于石油、化工等领域,对液位检测新方法、新原理的研究是近年来该领域的一个研究热点。根据兰姆波中某些模态的特定参数(如衰减因子)对液体存在敏感的特性,提出一种基于兰姆波的罐体液位检测方法,搭建试验系统,并对影响罐体液位检测试验结果的各种主要因素进行试验研究。主要工作内容如下: (1)基于超声导波理论,对能量速度的求解公式进行推导,并指出能量速度和群速度的区别和联系;对单面液体负载薄板中的兰姆波的特征方程进行求解;并对漏兰姆波和兰姆波、周向导波和兰姆波、纵向导波和兰姆波之间的关系进行理论分析和试验验证。 (2)对厚度不同板中的兰姆波的各模态的传播特性(主要是衰减因子对液体存在的敏感特性)进行了研究,并对影响液位检测试验结果的主要因素(包括激励信号的周期数,激励信号所加的窗函数,模态的频散特性和衰减因子,传感器的工作频率和入射角度等)进行了试验研究。 (3)研制了工作频率为2.5MHz、入射角为50°的超声纵波斜探头和其夹具,实现对壁厚3mm,直径600mm罐体的液位定点和连续检测,并给出液位高度与接收信号幅值之间的拟合曲线。 (4)利用Labview语言编写罐体液位检测软件,实现了罐体液位的定点检测以及实时报警。


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