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  超声波液位计
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  体流动对超声束(或超声脉冲) 的作用以测量流量的仪表声速测量方法 研究背景 超声波流量计是通过检测流。与声学之间的相互转换的装 置超声换能器主要是指完成电学,换能器即电声。器的构成中在超声换能,地位很重要匹配层的。抗与气体的阻抗往往有较大的差别由于换能 器中的压电陶瓷的声阻,会有较大的能量损失声 波在进入气体时,量大幅降 低使声波透射能,量的损失造成能。卢克索娱乐城此因,入匹配层这一结构来增加声波透射能量在超声换能器的设计中一般都会 加。以来一直,众多科研 机构和科技工作者的重视换能器匹配层的研究都受到了国内外。一直都是 人们研究的热点匹配层的设计和理论计算。 频谱分析法 4 相位法 一、时差法(脉冲波法) 1。1 透射式 透射模式需要两个同样主频的探头研究背景 声阻抗测试 声速测量的主要方法 时差法(脉冲波法) 1 2 共振干涉法(驻波法) 3,城 式超声波流量计超声波检和接收 探头分别作为发射。发一个短脉冲信 号经过探头A激发声波透射式法指的是由脉冲源以一定间隔激,传播L后在样品,B接收由探头。与原脉冲信号对比将B 探头的信号,的时间差t测出两信号,出声波在介质中传播的速度所以可 以用以下公式求。 透射式法指的是由脉冲源以一定间隔激发一个短脉冲信号 经过探头A激发声波v=L/t 透射式时差法原理图 一、时差法(脉冲波法) 1。1 透射式,传播L后在样品,B接收由探头。与原脉冲信号对比将B探 头的信号,卢克索娱乐城的时间差t测出两信号,出声波在介质中传播的速度所以可以 用以下公式求。1。2 反射式(脉冲回波法) 反射模式则只需要一个探头v=L/t 发射与接收波形 一、时差法(脉冲波法) ,有作为接收探头既作为发射探头,马上就作为接收探头记录信号即当 脉冲发出以后这个探头。前表面和后表面发生反射声波脉冲分别在样 品的,连续的信号产生两个。个连续回波信号的时间间隔t如果己知样品的厚 度L和两,样品的声速值就可以得到。的声速测量:为了使连续的两个回波信号能够 分开v=2L/t 局限性: 1、很难用于超薄样品,值至少为测量所用超声波波长 的四倍这种声速测量方法要求测量品的厚度;效应的存在由于尺寸,种材料而言对于同一,能会具备不同的性质薄层和块体材料可 。声波在换能器中的延迟2、特点超声波液位计套管安装超声波液位计计液。测量精度不高:,前沿的读取精度会影响测量精度以及时间轴的刻度精度 和脉冲。干涉法(驻波法) 设两声源频率相同改进方法: 超声波频率 二、共振,离分别为x1和x2到声场中某点s的距,02cos(ωt-kx2)=P02cos(ωt-φ2) 式中P01和P02分别为第一列波和第二列波的声压幅值则两列波在s点的瞬时声压分别为: p1=P01cos(ωt-kx1)=P01cos(ωt-φ1) p2=P;初相位和 的。驻波法) 相干波和驻波 由于这两列波频率相同分别是第一列波和第二列波 二、共振干涉法(,相位差 也一定所以它们之间的,φ为常数所以△,位差若保持固定两个声波间的相,波的干涉现象则发生 声。置振动始终加强在空间某些位,振动始终减弱在另一些位置,为干涉现象此现象称。和恒定相 位差的声波称为相干波这种具有相同频率、相同振动方向。沿相反方向传播而相遇叠加时当两列相干波在同一直线上,位置不同有极大值和极小值的分布 出 现合成声波的声压幅值随着空间,驻波称为。现象的特例驻波是干涉。的声压 幅值相等时当合成驻波的两列波,象最明显驻波现。间t无关△φ与时,位置有关仅与空间,定的地点对于固,法(驻波法) 按照波动理论x1、x2 二、共振干涉,声波经介质到接收器发生器发出的平面,发射面平行若接收面与,就会被垂直反射声波在接收面处,端面间来回反射并叠加于 是平面声波在两。恰好等于半波长的整数倍时当接收端面与发射面的距离,就形成驻波叠加后的波。)间的距离 等于半个波长此时相邻两波节(或波腹,/2即λ。固有频率(压电陶瓷 的固有频率)时当发生器的激励频率等于驻波系统的,驻波共振会产生,达到最大值 波腹处的振幅,处的声压最大在驻波波节。共振时当发生,处为一波节接收端面,声压最大 接收到的,信号也最强转换成的电。离改变式 移动接收器到某个共振位置时二、共振干涉法(驻波法) 2。1 距,现了 最强的信号如果示波器上出,动接收器继续移,强的信号时再次出现最,间的距离即为λ/2则两次共振位置之,和波长求得声音的速度这样就可以通过频 率。体厚度固定局限性:固,不可调距离,量气体和液体的声速此法只适用于 测。2。2 频率改变式 超声波的波长由声速和频率两个参量决定二、共振干涉法(驻波法) 二、共振干涉法(驻波法) , 声波的频率值如果我们改变超,相应发生改变则波长也会。品厚度l恰好为半波长整数倍时而当超声波波长满足 测量样,象将会发生声共振现,接收信号的振幅来监测这一现象可以通过观察,现象时 发生共振,将会有大幅上升接收信号的振幅。改变频率来寻找共振点局限性: 1、需要,对麻烦测量相;点很难选得很准2、由于共振,频率比较困 难要准确测出共振;品(至少λ/2厚度的匹配层)3、必须制造较厚的匹配层样。波频谱法 该方法测量过程如下图所示三、频谱分析法 3。1 传统的超声。均在水中完成整个测量过程,水中传播的脉冲信号SW首先需 要记录声波在,头之间应该置 空此时两个换能器探,入样品不放。两个换能器探头之间之后将测试样品放在,信号穿过样品使超声波 ,个脉冲信S1并记录下这。不计的情况下 在水的色散忽略,S1做傅里叶变换分别对信号SW和,谱就可以得 到样品声速通过分析变换得到的频。新的超声波频谱法能够给出样品的声速和声衰减三、频谱分析法 3。2 新的超声波频谱法 ,超薄样品的测试并且适用 于。玻璃衬底固定在样品夹上首先将没有样品附着的,信号能够全部透过玻璃衬底并注意使探头发 出的超声。卢克索娱乐城录下该信号用示波器记。璃衬底取下然后将 玻,测试样品换上待,下超声信号同样记录。tlab进行快速傅里叶变换得到两 个信号的幅度频谱之后将所记录 的两个信号输入个人计算机上并利用Ma,频谱相比得到信号的 频谱比最后将得到的两个信号的幅度。上峰值处的频率值读出频谱比曲线,以得 到样品的声速值结合样品厚度值即可。测超声波流量外夹 卢克索娱乐析法 超声脉冲回波谱分析法测声速技术三、频谱分析法 3。3 脉冲回波谱分,次脉冲 超声波只需要发射一,结合材料厚度便能获 得材料声速通过对接收到的信号进行谱分析。测试样较薄时特别是在待,的声速测量方法更具有优势谱分析方法相对于传 统。的超声波频率为fm假设出现极大值时,对应的超声波频率为为fn与其相邻的幅度谱 极大值,、频谱分析法 3。3 脉冲回波谱分析法 特点: a)适用于薄固体材料的声速测量则结合材料的厚度l即可以得 到材料的声速 v=2l (fm - fn) 三;声信号要求很低b)对接收的超,递减就可 以只要波峰明显,个周期的波符合任何条件不需要每个回波里面各,材料的声速测量就具有很大优势这样它 对噪声很大信号或是薄。材料的厚度也是有限制的局限性: 谱分析法对薄,后回波的波峰等特征点完全覆盖太薄的材料第一 回波会把以,递减 的趋势没有了波峰,不能适用谱分析法。续介质点振动的传播四、相位法 波是连,相位的传播也可以说是。向上的任何两点在 波的传播方,其相位 差为2π的整数倍如果其振动状态相同或者,等于波长的整数倍这两点间的距离应,=nλ即 l,发生器发出的声波是平面波(n为正整数)若超声波,于波的传播方向时当接受器端面垂直,具有相 同的相位其端面上各点都。移动接收器时沿传播方向,卢克索娱乐城的信号与发射器的激励电信号同相总可以找到一个位置使得接受 到。动接受器继续移,发射器的激励电信号同相时直到 找到的信号再一次与,就等于声波的波长移过的这段 距离。操作中在实际,定电信号 时用示波器测,递或放大电路的相移由于换能器振动的传,声波与声源并不同相接受器端面处 的,定的相位差总是有一。相位四、法!

来源:未知  时间:2020-06-30 12:16

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