用CIS实时检测液位的系统

圆柱形透明容器中液体使透射光会聚,空气使透射光发散。将CIS放在液柱透镜的焦线上,则CIS接收到的液体段透射光比空气段透射光强得多。液位不断升高,则CIS接收到强光的像元数不断增加,经后续信号处理可获得圆柱形透明容器中的实时液位。当液位变化范围在CIS高度范围内时,用CIS就可实时检测透明容器中的液位。此方法简单可靠,在200mm的检测范围内,实测了18个液位,平均液位误差0.185mm,最大液位误差0.66mm。     

基于超声Lamb波的高压电缆瓷套式终端液位检测

瓷套式高压电缆终端泄露问题是高压电缆运行安全的主要问题之一,该文提出一种基于超声Lamb波的瓷套式高压电缆终端液位检测方法。首先,分析瓷套式终端液位超声Lamb波检测机理;然后,采用小波包分解对接收信号进行分析,提取特性信息,计算不同液位高度时的小波能量;最后,搭建实验平台,通过扫频实验获得瓷套式终端的频响特性,根据频响特性选取激励频率,进行液位检测。实验结果表明接收信号的小波能量随液位高度的增加呈几何式衰减,在液位较低时能量的区分度较高,而当液位较高时能量的区分度下降。基于超声Lamb波能量衰减的液位检测方法为实现瓷套式高压电缆终端液位带电检测提供参考。     

超声反射法测量混凝土厚度

一 、前言 在超声检测领域中,反射法占有重要地位,而准确地提取材料中各界面的反射回波声时(或谐频),则是反射法超声检测的一个基本课题。 对于低衰减、非频散的均匀介质材料,反射法超声检测已很成熟,而对于高衰减、频散严重的多相材料体系,如混凝土等,由于有用回波信号衰减过快:频散及模式转换,使得有用信号微弱且伴有畸变,很难予以分辨。 本文试图采用几种超声反射方法来测量混凝土试样的厚度,比较了几种超声探头、冲击回波等接收信号的直读和波形信号处理方法。实验表明:1.普通窄带超声探头的直达与反射信号余振均很长,不能直接读出其厚…     

钢瓶超声液位监测仪的研制

介绍了钢瓶超声液位监测仪的原理、特点、非接触式测量时界面信号的分析鉴别、换能器的选择。该监测仪可对充装在铝钢瓶和碳钢瓶中的丙烷、二氯二氢硅等有毒、易燃、易爆介质进行液位监测,还可用于封闭容器内液化气液位的监测,误差<±5mm。     

基于空气耦合超声对储油罐液位的检测

随着石油在国民生产生活中的广泛应用,对储油罐油品液位的无损检测技术要求越来越高。针对储油罐罐壁厚度为5 mm的钢制储油罐为对象,探讨空气耦合超声检测技术对储油罐检测的可行性。利用数值计算和试验分析两种方法,使用空气耦合超声换能器激励出钢板中不同模态的兰姆波,对储油罐内不同介质中兰姆波传播进行模拟,分析不同参数对接收信号幅值以及储油罐内不同介质接收到泄漏兰姆波幅值大小的影响。结果表明,使用空气耦合超声泄漏兰姆波对几种不同介质的界面在10 mm范围内能够进行良好区分,其检测结果满足实际检测需求,可以利用泄漏兰姆波A0模式对储油罐液位进行检测。     

管道腐蚀超声波在线检测技术

提出一种用于管道在线腐蚀检测的方法,基于超声波脉冲反射法检测原理,依据超声波在介质中的传播特性,研究系统的超声波发射电路和程控放大电路。实验结果表明:发射电路产生的高压负脉冲信号能够有效激励超声探头;程控放大电路可以解决回波信号因深度增加能量衰减的问题,获得的信号达到技术要求。系统能够完成管道在线腐蚀检测的需要,具有良好的应用价值。     

基于STFT和DBN的高压电缆瓷套式终端液位智能检测

瓷套式高压电缆终端内部液态介质关乎高压电缆的运行安全,其内液位定时检测可以有效排除因介质泄露引起的安全隐患。该文提出一种基于STFT和DBN的瓷套式高压电缆终端液位智能检测方法。首先,对超声兰姆波信号进行信号分割,并通过短时傅里叶变换获取分段信号的时频表示;然后,提取分段时频信号的有效值、峰峰值、峭度和波形因子等统计特征;最后将提取的特征作为深度置信网络模型的输入,并将液位分为15个区间作为网络输出。实验训练迭代5 000次时,所提方法的液位识别准确率为92%;当训练迭代10 000次时,测试正确率达到100%。实验结果表明,该方法可以准确地识别液位的高度范围,并提供一定的维护指导。     

基于温场分布的熔融金属液位测量方法

为了在测量环境恶劣的冶金工业现场中准确地测量高温金属熔融液体的液位及覆盖在其上的保护渣层的厚度,提出了一种基于温度分布信息的液位检测方法.该方法是通过对冶金容器内的空气层、保护渣层和金属液体层的温场热分析,定位容器内纵向局部温度梯度峰值的方法来实现分界面的检测,并最终确定容器内金属的液位.现场应用结果表明:该方法能够有效克服保护渣层的影响,实现熔融金属液位的可靠测量,测量偏差小于5 mm.     

基于EMD的神经网络空耦超声储油罐液位检测

由于仅从信号时域幅值的大小信息虽然能够判断储油罐中不同介质的液位,但是获得的特征信息非常有限,为获得更多储油罐中不同介质信号的特征信息来提高液面识别率,针对储油罐罐壁厚度为5 mm的钢制储油罐为对象,采用空气耦合超声兰姆波同侧相向检测法,并使用A0模态对储油罐进行检测。利用经验模态分解(EMD)对采集储油罐中的不同介质信号进行EMD处理,求得各阶本征模函数(IMF)。通过分析各阶IMF分量的时域、频域信号与原始信号的相关性,并且以各IMF分量的时域、频域信号为特征值输入到BP神经网络进行决策。实验结果表明,使用该方法能准确地对储油罐不同介质液位在10 mm范围进行识别与分类,识别率可达99%,其检测范围满足实际检测需求。     

奥氏体不锈钢焊缝的超声相控阵检测及定量分析

奥氏体不锈钢管道焊缝缺陷的检测已引起无损探伤人员的密切关注.今利用超声相控阵技术对奥氏体不锈钢管道焊缝缺陷进行检测,并与20#碳钢检测成像效果进行比对.结果表明,相控阵超声波在20#碳钢中有很好的穿透性,而在奥氏体不锈钢焊缝中超声波信号衰减较为严重.奥氏体不锈钢焊缝区域缺陷信号信噪比最大值为9dB,当探伤深度大于30mm时,其信号衰减符合衰减方程描述.对于焊缝区域深度大于50mm,尺寸小于2mm的横通孔,超声相控阵技术无法清晰地探伤到此类缺陷.对于奥氏体不锈钢焊缝,横波检测成像的信噪比要高于纵波.     

基于阵列超声传感器的气液界面检测

利用超声波声束对两相流参数检测的优点,使用阵列超声传感器探究了气液界面下的超声波声束和液面的关系。实现了超声波声束对整个气液界面的参数检测,测量了静态气液界面高度,实现动态超声波声束对分层流气液界面的重构。并在河北大学多相流循环装置进行实验验证,实验结果表明,阵列超声波声束可以实现对气液界面高度检测,可分辨最小2mm气液界面高度;重构图像的截面含气率和高速相机拍摄得到的截面含气率误差不超过4%。     

相界面上超声空化气泡聚并、滑移促进的传质

根据超声空化泡在相间特殊运动时周围流体流动特性,以相间传质渗透理论为依据,结合流体动力学原理,在充分研究相界面上气泡行为的基础上,根据界面上超声空化气泡生长过程的动力学行为,导出了相界面上超声空化气泡聚并和滑移促进的传质模型。在此基础上,建立了相界面上气泡滑移、聚并及脱离界面逸出这三种气泡行为共同促进的传质模型,该模型可用于描述超声空化界面等相界面上的传质行为,为超声波强化传质过程提供了理论依据。     

柔性极板电容式液位传感器的研究和应用

目的 为了解决传统硬质极板电容式液位传感器在曲面容器上性能不佳的问题.方法 从寄生电容的基本原理出发,研发一种可以包覆于圆柱面容器的柔性极板电容式液位传感器,建立液位与电容量间的数学关系,完成相应的软、硬件设计,通过STM32与柔性极板电容式液位传感器之间的I2C通信,实现液位传感器的在线水位检测,完成传感器性能测试实验,包括线性度、重复性、迟滞特性,并提出一种基于该传感器的流量测量方法.结果 该传感器工作稳定,具有良好线性度,重复性误差为2.70％,在有效测量范围的迟滞特性参数都小于1.69％.结论 该柔性极板电容式液位传感器安装使用便捷、与容器外壁贴合度较好,且测量结果不受容器水平横截面积、待测液体成分的限制,可以实时监测连续液位的变化.制作的传感器可以用在直径20 mm和更小的待测容器上,也可用作微小流量测量.     

玻璃钢密封包装容器透湿度试验研究

目的 研究包装容器壁厚及是否夹有铝箔对玻璃钢密封包装容器试验样品透湿度的影响,获得玻璃钢密封包装容器透湿度变化规律。方法 在某试验站棚下开展透湿测试试验,用硅胶测试法来对试验样品进行测试。结果 研究表明,包装容器壁厚对其透湿度有明显影响,壁厚越厚则其透湿度越低;试验周期对试验样品透湿度也有一定的影响,在一定试验周期内,试验时间越长则透湿度也越低,同时相较于同壁厚的试验样品,夹有铝箔对容器透湿度的影响尤为显著。结论 通过对试验结果进行分析,获得了玻璃钢密封包装容器试验样品透湿度试验数据、壁厚和是否夹有铝箔对包装容器透湿度影响的变化趋势,为完善军用密封包装整体防护性能评价体系和提升武器装备环境适应性提供帮助。     

超声空化泡相界面逸出时相间传质的研究

根据超声空化泡在相间特殊运动时周围流体流动特性,以相间传质渗透理论为依据,结合流体动力学原理,分析了超声空化泡在相间的传质过程,由此建立了超声波声空化气泡相界面逸出时相间传质数学关系式,该式表明,超声功率可使传质系数增加,传质系数不仅与超声波声强近似呈线性关系,而且与扩散系数、气泡的气体体积流率的平方根成正比,同时还与空化泡半径Rd、界面面积S＇等因素有关。采用文献实验数据验证文中关系式,与实验结果相吻合,能较好地描述相界面上逸出超声空化泡时液体中的传质行为。该关系式为超声波强化传质过程提供了理论依据。     

用于晶体生长的地基无容器悬浮技术

空间微重力环境下几乎无对流和沉降,可为晶体生长提供一个相对稳定和均一的理想环境,易于得到尺寸较大的高质量单晶。但是,空间结晶实验成功率低,费用昂贵,实验机会受限。因此,研发各种空间微重力环境地基模拟技术具有重要意义。目前可用于晶体生长的地基无容器悬浮技术主要有空气动力悬浮、静电悬浮、电磁悬浮、液体界面悬浮、超声悬浮和磁场悬浮技术等。这些地基模拟技术可实现晶体的无容器悬浮生长,避免器壁对晶体生长的不良影响,提高晶体质量,为解决X射线单晶衍射技术中的瓶颈问题提供新途径,还可为在地基进行结晶动力学和机理研究提供简单易行的方法。从技术原理、优势、缺陷及在结晶(特别是蛋白质结晶)中的应用4个方面对这些技术逐一进行了介绍和评述。重点介绍了液体界面悬浮、超声悬浮和磁场悬浮技术这3种用于蛋白质晶体生长的较为成熟的地基无容器悬浮技术。     

Axisymmetric viscous liquid oscillations in a cylindrical container

The axisymmetric natural damped frequencies (m=0) of a viscous liquid in a cylindrical container are obtained for slipping and anchored contact line at the container wall. The results may also be applied to viscous liquid in a micro gravity environment, if the contact angle of the contact line to the container wall is in the vicinity of π/2, indicating that the free liquid surface remains a plane surface in equilibrium. It was found that there exists, in contrast to frictionless liquid, a range where only aperiodic motion of the liquid is possible. This appears for small liquid height ratios h/a.     

Sloshing in microgravity

The International Space Station provides a low gravity environment for experiments that require very low acceleration. The steady component of acceleration due to the gravity gradient is in the microgravity range. It is possible to achieve microgravity levels for the variable component by using isolation racks. For experiments cooled by liquid cryogens sloshing may increase the variable acceleration at the experiment beyond acceptable levels. Sloshing of cryogens in microgravity can be predicted using a surface wave model. The model should include: a calculation of the shape of the unperturbed liquid–gas interface; a listing of the normal modes and resonant frequencies for the container; a prediction of the amplitude of the modes in response to the motion of the container; and a test to detect the breakdown of linear theory. A model is presented that contains these components. The shape of the interface is calculated and it is found that for most anticipated applications the interface is nearly cylindrical or spherical. Since gravity is not aligned with the symmetry of the container, the depth of the liquid is variable. Examples are presented to show how to estimate the extent of variable depth and curved interface on the normal modes and resonant frequencies. Equations are derived for the dynamic interaction of the isolation rack, the dewar and the sloshing motion. Damping is introduced by using boundary layer theory. Random vibration theory is applied to the incoherent component of the driving spectrum while standard resonance formalism is used for the coherent component. The model cannot be used if the wave amplitude becomes so large that linear theory does not apply. A procedure is developed to check for nonlinear difficulties.     

基于激光和机器视觉的微量液体容量计量方法

针对玻璃量器的液体容量计量,提出一种基于激光和机器视觉技术的液位测量方法。建立了标准玻璃量器液位高度和容量对应关系的容积表,通过测量得到液位高度就能得到对应的液体体积值;采用数字图像处理等技术,使用高精度摄像头和图像处理软件,提取特征元素,实现玻璃量器中液体体积的高精度测量。设计了和静力衡量法的比对试验进行方法验证,对于100mL的玻璃量器,测量装置引用误差优于0.2%,拟合算法的扩展不确定度为0.137%(k=2),测量重复性为0.08%。     

超声液体界面检测

两种介质的界面位置测量是个困难问题.通过空气与石油界面的测量问题,叙述了利用超声技术测量界面的原理和检测系统,介绍了温度、介质成分对测量的影响与补偿方法.