超声多普勒水连续油水分散流流速测量方法

针对水连续油水分散流流速测量问题,提出了一种基于连续波超声多普勒的测量方法。测量传感器主要由一对中心频率为1 MHz的压电陶瓷超声换能器构成。发射探头向被测流体中发射连续的超声波,受到流体内运动的分散液滴散射后的声波被接收探头接收。根据多普勒效应,发射声波和接收声波的频率差与测量区域内散射体的运动速度成正比。由于分散相和连续相之间存在相对滑动,因此利用漂移模型对最终结果进行修正。对漂移模型中的参数进行基于油水两相流实际流动状态的理论分析,并通过实验数据计算漂移速度。实验结果表明,该测量模型对流型的依赖性很高,且漂移速度随着含水率的变化而改变,通过测量数据对该测量模型进行修正,最终结果的相对误差小于5%。     

用于在线检测的超声波液体浓度计

本文报道的超声波液体浓度计,采用了双通道超声波发射接收方式,通过声时差的测量,实现了浓度与声时的转换。对于油脂工业上的应用,在设计上考虑到了防腐、防爆措施及温度的自动补偿。     

超声波气体流量计的时差法检测与数值分析

使用2组超声换能器制作了基于时差法的超声波流量计,并将其应用于圆形管道中流场的测试.依据实验中所使用的圆形管道测试系统,理论上使用有限元方法构建了圆形管道中稳恒流场的流速分析模型.数值分析结果表明:实验中获取的管道内流速为测试位置截面处流体的平均流速,该测试值与理论值相差5.2%.考虑到实际测试环境与理想流体测试环境间的差异,实验结果与理论分析结果基本一致.     

薄板声-超声检测超声传播模式的实验研究

在声－超声检测中,人们用纵波换能器在被测板材表面的某一位置向试件中发射宽带超声波,接收换能器则设置在试件同一表面的另一位置,因此,正确认识这种检测形式下的超声波传播特性是有效应用该技术的基础。本文通过实验研究证实,薄板在声－超声检测形式下激发出的超声波的主要成分是多模式的兰姆波。文中用声－超声方法在两种厚度的铝板中激发并接收到了宽带的兰姆波。     

小管道两相流中光电池阵列传感器的优化设计

本文在已有的12×6维光电池阵列传感器的基础上,根据小管道气液两相流的流动特性,对光电池阵列传感器进行优化设计。首先,本文研究了激光穿过管道截面的光强分布特性以及光电池信号的变化,根据研究结果优化了原有传感器中光电池的数量和位置;然后,利用优化后的传感器对小管道气液两相流的相含率进行测量研究,测量结果的绝对误差在7%以内,与优化前的阵列传感器相比效果相当,研究结果表明本文对光电池阵列传感器的优化是有效的。     

一种新型凹面磁耦合谐振式无线电能传输装置

目前文献中，市场上多采用平面发射线圈、平面接收线圈实现磁耦合谐振式无线电能传输，弊端是传输效率不高。针对此弊端，设计并自制一新型凹面发射线圈。利用磁通门传感器测量磁场分布，结果表明，凹面发射线圈的磁场分布较平面发射线圈明显向中轴线汇聚；搭建实验电路进行对比实验，结果表明，对于相同的平面接收线圈，凹面发射线圈较平面发射线圈传输效率明显提高，高达10%。     

温度相关法测量吸热型碳氢燃料流速实验研究

为实现超临界压力下吸热型碳氢燃料流速的准确在线测量,本文基于相关原理设计搭建一套流速在线测量系统。以管道上、下游两只快速响应热电偶作为温度相关法的传感器,对热扰动信号进行相关计算后得出流速,并通过高采样率和相关系数来保证上、下游信号的准确性和相似性。为标定系统精度,将实验室测得的截面平均流速实验值与流速计算值做误差分析,其中流速计算值为基于质量守恒定律在已知物质密度、质量流量和管道直径的基础上计算得出。标定物为纯物质正十烷及质量比1:1正辛烷正庚烷二元混合物,实验结果与文献计算值的最大偏差在±1.2%以内,相对偏差绝对平均值小于0。65%。在此基础上,对压力p=3.0,4.0,5.0 MPa,温度T=302.0～529.6 K,吸热型碳氢燃料流速进行在线测量。该方法的应用为超临界压力下吸热型碳氢燃料流速的准确测量提供了新思路。     

实时主动声定位系统设计*

针对在军事演习或爆炸实验中对冲击波超压传感器位置的精确定位,设计了一种实时主动声定位系统。该系统由声信号发射系统、声信号接收处理系统和无线监控终端系统三部分组成。声信号发射系统与无线监控终端以单片机STC12C5A60S2作为核心控制器,接收处理系统以ARM9系列的S3C2440作为核心控制器。发射系统发射四种已知频率的声信号,接收处理系统接收并处理收到的四种声信号,然后把处理结果反馈到无线监控终端。通过实验表明,该系统在一定条件下,能够稳定地发射、接收并处理声信号,达到实时定位目标,并在200 m范围内将定位误差控制在厘米级内。     

时间延迟型声表面波无源传感器的无线访问

介绍了一种基于无源声表面波（ＳＡＷ）器件的无线传感器．作为敏感器件的 ＳＡＷ器件由作为换能器的 ＩＤ－Ｔａｇ和一组反射栅组成．由访问系统发射出的电磁波通过 ＩＤ－Ｔａｇ在 ＳＡＷ器件上激励起声表面波,此声表面波在器件表面传播,被ＳＡＷ器件本身状态参数调制后,反射回波再通过ＩＤ－Ｔａｇ转变成电磁波向空间发射．因此对访问系统接收到的回波信号进行分析即可得到被测量。即实现了无线传感．由于以ＳＡＷ器件为敏感元件可以研制各种各样的物理量、化学量传感器,这种无线访问传感系统可在各种场合得到应用．     

流化床风帽故障的声发射检测

针对气固流化床中风帽故障影响流化质量问题,本文提出一种能够快速精确地检测出风帽故障位置和类型的声发射检测方法;声发射技术是一种实时、在线、非侵入流场的声波检测方法,利用均匀安装在流化床分布板下方的声发射传感器进行定位测量;采集气固流化床内颗粒撞击分布板产生的声信号,对该信号进行多尺度小波包分解,找出特征频段,由各个测点声发射信号总能量对比可以直观反应风帽故障存在位置,而各尺度能量分率的变化能进行故障类型判断;这种实时测量方法能更早,更精确的对风帽破损情况进行准确的判断。     

准分子激光在YBa2Cu3O7—x靶面激励等离子体的角分布研究

用光学光谱分析仪测量了ＸｅＣｌ准分子激光在ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－ｘ超导靶面激励等离子体发射谱的轴向和径向分布，并由等离子发射谱的径向分布拟合得到等离子体中激发态粒子的角分布，结果表明激光等离子体呈现ｃｏｓθ分布，ｎ值范围为２．７８到７．６３，且随激光能量密度和背景氧压增大而增大，离子的ｎ值明显高于原子的ｎ值。     

参量阵扬声器在管道噪声控制中的研究*

为了解决管道有源噪声控制中声反馈造成的系统复杂度和计算量的增加,文中引入参量阵扬声器作为次级声源,利用其强指向性减小控制系统的声反馈。为了验证该方法可行性,本文分别在直管和L管中,对600 Hz单频噪声和频率范围为500 Hz~1000 Hz的窄带噪声进行了管道有源噪声控制,同时测量了参量阵扬声器的管内声场和降噪范围。结果表明,参量阵扬声器声反馈小,在没有声反馈补偿的条件下对单频噪声的降噪效果基本达到了声反馈补偿条件下普通扬声器的降噪效果,对窄带噪声的降噪效果稍差。此外,通过测量管道声场和降噪量,确定了参量阵扬声器的降噪区域为误差传感器下游整个管道,降噪面积为管道整个截面。这说明参量阵扬声器作为次级声源降低了系统的复杂度和算法的计算量,并取得了较好的降噪效果。     

10 kV交联聚乙烯电缆中超声波传播规律*

电缆局放会产生超声波，利用超声波可以进行局放定位和大小估计。为了研究电缆中局放超声波的传播规律，利用COMSOL建立了基于10 kV交联聚乙烯电力电缆本体的声压场仿真模型，探究了超声波在电缆中的扩散过程和电缆表面超声波峰峰值随传播距离的变化规律之间的关系，并在真实10 kV单相交联聚乙烯电缆上进行了超声波衰减实验，探究了真实电缆表面超声波峰峰值随传播距离的衰减规律。结果表明：电缆表面声波峰峰值随传播距离的衰减符合指数规律，衰减系数?=0.07 Np/mm(或0.62 dB/mm)，并且是电缆内部声波的扩散过程导致了电缆表面声波峰峰值的严重衰减。据此，针对10 kV 交联聚乙烯电缆，建议将局放超声传感器安装在距离局放易发位置100 mm以内，还提出了判断电缆中局放超声波扩散过程结束位置的方法，为确定其他类似型号电缆安装超声传感器的位置提供参考。     

一种用于变压器局部放电在线监测的光纤声发射传感器实验研究

提出了一种光纤声发射传感器并构建传感系统实现变压器局部放电在线监测,利用传感光栅体积小,重量轻,灵敏度高和抗电磁干扰的特点,将传感器置于变压器内部实现局部放电声发射信号的测量。研究了传感光栅实现声发射应力波测量的机理,声发射信号引起传感光栅反射光谱发生漂移,导致特定频点处反射光强发生变化,通过反射光强的变化实现声发射信号的测量。构建声发射传感系统实验模型并提出了一种系统性能优化策略,使系统工作在传感光栅反射光谱上升或下降沿的半峰值频点处,从而保障传感系统具有良好的线性输出特性;研究传感系统工作点稳定技术,设计信号反馈回路自动跟踪反射光谱的漂移,保证系统稳定工作在传感光栅半峰值频点处,消除温度变化对传感系统测量精度的影响。将封装好的传感器用于变压器局部放电现场检测,结果表明,光纤光栅声发射传感器与压电传感器相比具有灵敏度高、动态范围宽等优点,可以实现变压器局部放电在线监测。     

基于FPGA的空间倾斜角测量控制系统研究

摘要：针对转台工作面空间角位置定位测量的问题,设计和实现了一种基于FPGA的空间倾斜角测量控制系统。该测控系统以圆光栅和水平电容传感器作为测量元件,根据给定的目标测量位置和传感器反馈角度值对超声波电机进行PID控制,在上位机处理测角数据和发送控制信号。FPGA实现了倾斜角测控系统的高度集成、快速跟踪和精确定位,首先通过波形仿真对验证光栅信号的细分计数和PID控制输出,最后对水平电容传感器输出在± 3″内精确定位性能进行了实验验证。     

双轴晶体Nd^3＋：KGd（WO4）2的非偏振吸收光谱研究

报道了用三个方向相互垂直的非偏振吸收光谱测量计算Ｊｕｄｄ－Ｏｆｅｌｔ参数从而算出双轴晶体Ｎｄ３＋ＫＧｄ（ＷＯ４）２的荧光寿命、荧光分支比和发射截面的方法。得到的荧光寿命为１１９μｓ，平均发射截面为２．３×１０－１９ｃｍ２。     

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给出了通道插件管道MHD效应的初步实验结果,结果表明：中心区流速分布与数值预测的差别较大,且不同位置的管道截面流速分布不同,在压力平衡孔之间呈周期性变化;宏观的中心区与边缘区流量分配、MHD压降与简化理论预测结果相接近。这些数据将给FCI管道数值分析模型的完善和液态包层设计提供参考。     

基于平面声全息的全空间场变换:Ⅱ.水下大面积平面发射声基阵的近场声全息实验

研制了一套多通道水声声全息测量系统,解决了多通道系统的校准及弱散射水听器接收线阵的设计等问题。在非消声水池内,利用该系统对水下大面积平面发射声基阵进行了近场声全息实验,给出了声基阵表面的声强分布、声基阵各阵元及全阵的辐射声功率、基阵远场空间指向性图和指向性参数等。实验结果证明脉冲法和分区扫描数据合成的测量方法是可行的,实验系统的设计与实施方法可用于更大规模的声全息系统。     

水下航行器噪声源分布位置估计的瞬时频率变化率算法研究

使用单个传感器实现水下航行器纵向分布噪声源位置的估计。应用传感器接收的多普勒信号瞬时频率变化率具有极值性的特点,通过推导并定义一种时间-频率变化率分布(L-相位分布),给出其有效离散迭代算法,能够提取出多普勒信号的瞬时频率变化率曲线,得到该曲线极值点位置的估计值,并结合水下航行器的航速,可以估计出线谱噪声源在航行器上纵向的分布位置。海试数据给出了105 Hz,220 Hz和500 Hz等三种线谱噪声源的位置估计误差,其定位误差均不超过2.5 m,表明该方法对于中低频率噪声源具有较高的位置估计精度。      

水下航行器噪声源分布位置估计的瞬时频率变化率算法研究

使用单个传感器实现水下航行器纵向分布噪声源位置的估计。应用传感器接收的多普勒信号瞬时频率变化率具有极值性的特点,通过推导并定义一种时间-频率变化率分布(L-相位分布),给出其有效离散迭代算法,能够提取出多普勒信号的瞬时频率变化率曲线,得到该曲线极值点位置的估计值,并结合水下航行器的航速,可以估计出线谱噪声源在航行器上纵向的分布位置。海试数据给出了105 Hz,220 Hz和500 Hz等三种线谱噪声源的位置估计误差,其定位误差均不超过2.5 m,表明该方法对于中低频率噪声源具有较高的位置估计精度。