一种测量超声波传播时间的装置

一种测量超声波传播时间的装置

一种测量超声波传播时间的装置

阮建富 .等

一种测量超声波传播时间的装置 A v e Mesrg pgt n e U r o iWae D i fr aui Poaao T o l sn ec o n r i i f a c v m t阮建富张宕建林韶肆周洪亮

(浙江大学控制科学与工程学系自动化仪表研究所，杭州 312 107 7摘要：基于超声波技术的检测方法，通常需要精确地测量超声波在介质中的传播时间。针对超声波无损压力检测技术开发了 -

种采用同振法测量超声波传播时间的装置。测量时，装置中接收探头检测到的信号通过门电路输出并再次触发发射探头。为提高测量的稳定性和灵敏度装置采用了稳定性好的电路。实验结果表明，使用该装置可以探测到05的超声波传播时间变化量。 ..关键词：超声波 Ry i波传播时间测量单片机 alg eh中图分类号：T951 P3.5文献标识码：A A sat Te a eet ipci m td bsd uts ithooy ay usacre a rg p pgtn e bt c; m s m nad etn h s eo laoc nl u l rqet a m si t r aao t o r h eu r n n s o e o a n n e r c g sle u cu t e un h o e i i f m uroiwvim d . eo ac wh thog outsn nnetcv p s mau mn, n- n dve dvl l sn ae ei Iaer ne t e nl y la i ods te s t a c n a n d i h c o f o c t e r u r i r - ese eta m d i ws e- e r sg ou e c a e i oe f maui t p pgtn e uroiwv. m a m n, snl ee pd esrg r aao t o l s c e I es ett i ar i d衍 t r ei p b io印t uh o r n h o e i i f a n a n ue m t h g e v e c h e in r e n utog t e vg c o s h r h e gtcciad n nge tnmtn p b. o etehne sbi d sv, h sb cciae pd t a iu n t r- grt rs i g e I r r nac t t i a sni i h l t l ius aot i h e t h e i s h a r e e i o t r n o d h al

n e t t i y e t r d e n e t y iy g a r e dve Te utoepr et w t un ts i, n ot e ne p pgtn b dttd ei. r l f emnso t衍 sg dv e05s m cag o r aao cn ec . c h e s x i s h h a i h ec . f h i i f o i a e ee K yod二Uroiwv Ryeh e au mnop pg o t e ig cicm u r ew rs la n ae alg wv Me r et r aa n S l h opt ts c i a se f t i o i m n e p e

0引言目 前工业现场采用的压力测量方法均是有损测量法，如弹性式压力测量法等，此类仪表在进行压力测量时必须在压力容器上钻出引压孔，这对压力容器本身造成了损害，并使压力容器承受压力的能力大为下降。因此在一些不适合开孔的场合开发一种无需引压孔，同时又不会对容器造成损害的无损压力测量技术具有 {重要的意义。一分

因而单位压力变化引起的超声波传播时间的变化量也非常小。就通常的中低压压力容器而言，每兆帕压力变化引起的超声波传播时间变化量只有总传播时间的万分之儿。由于设备尺寸以及装置的能量问题，超声波传播距离受到 r限制，测量时总的传播时间不可能设置得很大，因此该方法对时间测量的精度要求相当高。针对这一要求，本文采用回振法，也就是通过循环计时再求平均值的方法，使对超声波传播时间的测量达到了 05的分辨率 . n s 1测量原理图1 是测量超声波传播时间的原理示意图，图中的曲线是时序信号。其中曲线 1表不不同时刻的超声波信号。设定合适的比较电位，通过电压比较可以由超声波信号得到对应的阶跃信号，这些阶跃信号在电 路中是作为测量的时间基准使用的，中的 A点表示图 比较电位

目 场还没有可实际使用的无损测压方前工业现法。}对这一情况，[] l文献 I提出了基于超声 Ry i alg eh

波的容器压力测量方法。无损由于Ryi波是表面 aeh lg 波，测量时发射和接收探头可以安装在容器的外表面而无需钻引压孔，因而不会对容器造成损害。采用

Ryi波测量 aeh l g容器压力的根本思想是当容器承受压 力后，容器壁会发生形变并产生相应的应力，形变使 Ry i波传播的距离发生变化， alg eh应力会改变 R

y i alg eh

波的传播速度，在应变和应力共同作 F yi波用， eh Rl a g 的传播时间发生了变化。根据文献〔]在容器材料 1,的弹性限度内泪 ae h y i波传播时间变化量与容器内 lg

1声波信号超

2计时使能信号

的变化压力成线性关系，因此通过测量 Ryi波 aeh传 lg 播时间的变化量就可以求出容器内部压力的变化就一般的压力容器而言， 单位压力引起的压力容器壁形变量和应力引起的超声波波速变化都非常小， 〔自动化仪表》 2卷第 3期第 7 20 06年3月

3时钟股冲信号

图 1测量超声波传播时间 FgI a r et laoiwv p pgtn e i. Mes e n outsn ae aao t um f r c o r i i m

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