【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超声波钢瓶压力测量，具体为一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法。
技术介绍
1、压力容器作为广泛应用于工业、民用、军工等领域的特种设备，它本身具有相当的危险性。由于压力容器往往容纳着易燃、易爆、剧毒及腐蚀性强的物质，当其出现意外往往会造成非常严重的后果。传统的测压方法均为介入式，需要在容器管壁上开孔引压，不但操作过程复杂，而且容易引发新的安全隐患。因此，非介入式测压方法引起了国内外学者的高度重视，已成为压力检测领域的研究热点。尤其对于长时间存放，不易于随时人工监管的压力容器，能事实监测此类设备就显得非常重要。
2、超声波检测技术具有方便、灵活、可进行大范围测量等诸多优点,目前已经广泛应用于各种工业生产中，特别是无损检测领域。另外，它还可以完成过程参数的检测，如压力、流量、物位等，本专利技术是一种利用超声波的声弹性效应和薄壳理论来实现压力钢瓶无损测量的方法。因此我们提出了一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法，解决了上述
技术介绍
中所提出的问题。
3、(二)技术方案
4、本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
5、一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法，包括以下步骤：
6、s1、环境温度采集、用于构建温度与超声波传播时延数学模型；
7、
8、s3、测量超声波在钢瓶表面固定距离传播时延、利用声循环测量法提高超声波传播时延的测量的稳定性和精度；
9、s4、结合温度与超声波传播时延数学模型和钢瓶内部压力与超声波传播时延数学关系模型组成有温度补偿的数学模型。
10、进一步地，所述s1中，温度采集过程通过ds18b20温度传感器以一线通信接口将温度数据传输给微处理器作为数据支撑，用于s4中计算钢瓶内部压力时自变量之一。
11、进一步地，所述s2中，以应力为中间变量可推导钢瓶压力与超声波传播时延之间的数学关系模型为：
12、
13、δp为容器内部压力变化值，e为容器的弹性模量，为容器壁厚d度，r为容器平均半径，δtl为被测压力下渡越时间变化值，l1为纵波在该容器中传播的声弹性系数。
14、进一步地，所述s3中，测量超声波传播时延时所需的超声波传感器的数量为2个，分布在待测钢瓶表面的轴向方向，距离为20cm。
15、进一步地，所述s3中声循环法，利用74ls00与非门芯片，以微控制器ee引脚与超声波接收端的switch引脚作为芯片输入端，将输出端信号作为超声波发射端的控制信号；switch对应超声波传播到接收探头后经过转换形成的负向阶跃信号，当ee为1时，超声波的到来将触发74ls00输出高电平，ir21210因此输出+12v电平，于是场效应管导通，超声波发射的进程随即开始，在开始时刻，只要ee输出变为0超声波发生器就开始工作，但是在随后的循环中，须置ee为1,以便switch可以对超声波发生器进行触发。
16、进一步地，所述s4中有温度补偿的数学模型为：
17、
18、根据所测得的温度变化量δt和所测超声波传播时延δt作为自变量可得到钢瓶内部压力值p。
19、(三)有益效果
20、与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法，具备以下有益效果：
21、1.本专利技术，通过建立超声波在钢瓶表面传播时延与压力之间的数学关系模型，设计一套无损的实时压力监测方法。相比于传统的介入式测压方法，避免了在容器管壁上开孔引压，以及其他复杂的操作过程，避免引发新的安全隐患。
22、2.本专利技术，通过加入温度补偿算法，建立超声波传播时延以及环境温度的计算模型，减小温度对测量结果的影响。
23、3.本专利技术，通过声循环法提高检测结果的稳定性和精度，并通过实验敲定声循环次数以平衡检测周期以及检测稳定性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法，其特征在于：所述S1中，温度采集过程通过DS18B20温度传感器以一线通信接口将温度数据传输给微处理器作为数据支撑，用于S4中计算钢瓶内部压力时自变量之一。
3.根据权利要求1所述的一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法，其特征在于：所述S2中，以应力为中间变量可推导钢瓶压力与超声波传播时延之间的数学关系模型为：
4.根据权利要求1所述的一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法，其特征在于：所述S3中，测量超声波传播时延时所需的超声波传感器的数量为2个，分布在待测钢瓶表面的轴向方向，距离为20cm。
5.根据权利要求1所述的一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法，其特征在于：所述S3中声循环法，利用74ls00与非门芯片，以微控制器EE引脚与超声波接收端的SWITCH引脚作为芯片输入端，将输出端信号作为超声波发射端的控制信号；SWITCH对应超声波传播到接收探头后经过转换形成的负向阶跃信号，
6.根据权利要求1所述的一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法，其特征在于：所述S4中有温度补偿的数学模型为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法，其特征在于：所述s1中，温度采集过程通过ds18b20温度传感器以一线通信接口将温度数据传输给微处理器作为数据支撑，用于s4中计算钢瓶内部压力时自变量之一。
3.根据权利要求1所述的一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法，其特征在于：所述s2中，以应力为中间变量可推导钢瓶压力与超声波传播时延之间的数学关系模型为：
4.根据权利要求1所述的一种基于超声波传播时延的钢瓶压力检测方法，其特征在于：所述s3中，测量超声波传播时延时所需的超声波传感器的数量为2个，分布在待测钢瓶表面的轴向方向，距离为20cm。
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。