超声多普勒流量计实现分区流速测量的方法研究

为了扩展超声波多普勒测量方法的功能并提高超声多普勒流量计的测量精度,提出了可以实现流通区域内流体速度分布测量的分区流速测量方法。采用超声波交叉域法,对声束的发射与接收进行汇聚,使汉速信息集中在流场中十几毫米到数毫米的区域范围内;采用了发射、接收换能器,让声束的交叉域分布在描述流场特性的地方,实现了流场的分区流速测量。扩展了超声波多普勒方法的功能,若对分区流速进行积分处理就可获得流量,为提高超声多普     

基于多传感器融合的埋地输水管道泄漏声发射定位方法

针对无裸露埋地输水管道泄漏源定位难度大、精度差的问题,利用声发射技术,基于贪心策略思想与声发射波衰减理论,构建了多传感器融合策略的埋地输水管道泄漏源定位算法。通过搭建埋地输水管道泄漏模拟试验平台,开展埋地输水管道泄漏试验,对泄漏源定位算法进行验证。试验结果表明：该算法应用贪心策略思想优化了泄漏源检测区域,结合声发射多传感器融合分析,实现了埋地输水管道泄漏源精准定位,定位点平均误差为6.52%,定位区域面积占检测面积3.79%。所提出的埋地管道泄漏源定位方法,能够实现输水管道位置未知情况下泄漏源的精确定位,有效提高泄漏源定位的工作效率,可为埋地供水管网泄漏源定位提供理论和方法基础。     

供水管道在线泄露检测方法

针对水管泄漏检测难度大,提出了"节点式"光纤Bragg光栅声发射传感器安置方法,即将声发射传感器放在两段管道的节点处,对漏水的声发射信号进行收集,进而来判断水管的泄露程度.同时对声发射传感器进行了金属化封装,在实验室建立了供水管道的供水模型,在实验室进行模拟,采用声发射传感器采集声发射信号,对信号进行分析处理.实验结果表明:该检测系统能够详细提供供水系统的声发射信息分布情况,对漏水点实现准确报警,克服了以往声传感器在收集声发射信息过程中衰减和无法实现长距离传输的弊端.     

脉冲超声互相关测量系统在两相流体流速测量中的应用(英文)

相关流速测量技术正在迅速地发展,它为两相或多相流体流动的测量提供了一种有力的工具。应用超声传感器的相关测量系统有许多显著优点。因而特别适用于工业应用。它没有可动部件,对流动无接触,可在原有工艺管道上安装“夹钳”式传感器。本文作者提出了一种简单的脉冲超声互相关流动测量系统,本系统是基于如下原理工作的:超声波穿越流动的两相流体时被流体进行了随机幅值调制。这一新的系统完全消除了连续式超声波会出现的“驻波”干扰,这种干扰导致互相关流动测量系统的性能恶化。作者还在文中给出了利用脉冲超声系统同时测定液相流速及气相流速的原始实验数据和结果。     

18声道超声流量传感器模型及测量误差

单声道超声流量传感器在选定的流速剖面,采用声脉冲传播路径上流速获取流体线平均速度,从而积算体积流量。为提高超声流量传感器测量精度,对单声道超声流量传感器的测量误差和不确定性进行了深入分析,提出能够精确反映声程线速度的多声道测量方式。根据Gauss积分准则给出一种18声道超声流量传感器换能器结构布局,建立时差式双传感器超声流量测量理论模型。讨论安装角度、轴向位置、轴向角等对传感器性能的影响。该模型应用于某大流量水轮机效率模拟测量工程,测试试验结果与理论模型分析计算结果一致,测量精度显著提高。     

基于智能钻柱的控压钻井溢流实时评价方法*

在对传统地面溢流评价方法滞后性问题进行分析的基础上，开展了基于智能钻柱的井下溢流实时评价方法研究。该方法是利用分布于智能钻柱上的多个压力传感器将所钻井段分为若干个控制区域，通过监测各区域中地层流入井筒的流体流量来确定溢流大小和发生溢流的位置。基于软测量的基本思想，使用了两相流井筒瞬态流动模型，并采用无迹卡尔曼滤器对智能钻柱上传感器节点处井筒压力测量值进行了实时校正。现场试验证明，与井筒压力最接近的地层孔隙压力区域最易发生溢流，基于智能钻柱技术的溢流实时评价方法能够在溢流发生后的100 s内较为准确地预测地层流入井筒的流体流量和发生溢流的位置，具有很高的实时性和可靠性，发展潜力巨大。     

基于小波包分析的声发射源定位方法

通过用小波和小波包对声发射信号进行分解,研究了声发射信号的频散现象,探讨了频散现象与声发射源距传感器距离的关系.为消除声速测量偏差给声发射系统带来的定位误差,利用该关系和在薄板中传播的Lamb波的频散现象,提出了一种在不知道发射源声速的情况下进行声发射源定位的新方法,且不必增加传感器的数量.以铅笔芯折断产生信号为模拟源进行了试验验证.结果表明,该方法可以比较准确地确定声发射源的位置,而且理论值与实际值相差很小.     

多电极电磁血液流速仪仿真建模研究

基于电磁流量计权函数理论,将多电极电磁测量方式应用于肢体动脉、静脉血液流速测量。通过将流动截面处划分为不同的区域,利用权函数理论重构流动截面处不同区域内的平均轴向速度值,实现对动脉、静脉血管中互为逆向流动的速度信息测量。在此基础上,通过获取不同位置的弦端电压,利用区域权函数的计算方法,确定流动截面上不同位置的权函数,进而计算流动截面处各个区域的局部轴向平均速度。三维有限元模型仿真和计算结果表明电极的位置、数量以及不同的划分方式重构结果不同,实现了速度重构并测量了局部速度分布。     

超声波非接触式距离检测系统

介绍了利用超声波传感器实现的非接触式距离检测系统。该系统可以用于制药设备的液位和物位的非接触式测量。介绍了超声波传感器原理及系统各单元的设计。系统采用了AT89C51型单片机作为主控制器,单片机发出的超声波,通过换能器发射出去,遇到被测物体后反射回来,计算此超声波从发射出到接收的时间差从而得出被测物体到测距仪的距离。利用单片机设定距离值和输出控制信号。最终距离用串行的方法在数码管上显示出来,可以直观地查看距离值,以实现测距、显示、输出控制信号的功能。并介绍了其硬件设计与软件流程。     

气体对于超声波流量计影响及其修正的实验研究

超声波流量计在测量液体流量时,往往要求管内是充满状态,但在实际应用中,常常出现液体中含有气体,从而造成测量偏差。为了能够修正该偏差,提出了多传感器组合使用,进行修正的方法。对管道中充满液体时,使用FDT—21超声波手持流量计进行流量标定;在含有气体状态下,使用38 k Hz的超声波发射及接收装置,测量不同含气量研究不同安装方式对于含气流量的测量影响,从而实现含气状态下水平管道中流量的修正。结果表明:水平管道液体流动时,含气会对超声波流量计测量结果造成误差,通过适当的修正方法可实现超声波流量计流量的测量,偏差大约在2%左右。     

砂岩单轴循环加卸载过程中声发射信号特征与时空演化规律

为深入研究循环荷载作用下岩石内部微裂纹萌生、发展及贯通的时空演化规律,以砂岩为研究对象,开展了砂岩在单轴循环加卸载下的声发射试验。结果表明:借助不同方向的波速测试,可获得声波在岩石中的传播速度,为声发射定位提供合理的波速参数;通过合理布置传感器的位置,可准确定位破裂面的空间位置;加卸载过程中声发射事件数和能量呈现台阶状上升,表明声发射具有记忆效应;通过声发射事件空间定位与破坏岩样的对比,验证了两者的位置基本一致,表明声发射可有效获得岩石内部微裂纹发展的全过程。     

鼓泡塔中驻波声场调制大气泡的直接模拟

采用直接数值模拟的方法，同时计笋了鼓泡塔中高频驻波的生成、传播和一个直径5．55mm的大气泡与该驻波相互影响的行为．气液主流场采用考虑表面张力的粘性可压缩流体动力学基本方程和气液两相的状态方程来描述，可压缩气泡的界面行为由Levelset方法耦合界面作用模型来处理，驻波声场通过与时间相关的传感器速度入口边界条件形成．模拟结果显示，反应器中形成了一个稳定的驻波声场；由于气泡的存在，均匀的压力场变成了轴对称分布的压力场；气泡容积以很小的振幅周期性收缩与膨胀．模拟结果还揭示了对于在驻波声场中的大尺寸气泡，Bjerknes力与浮力之比为20％-25％，与实验结果21％基本相符．     

8mm三次谐波回旋管双阳极电子枪计算机模拟

根据8mm三次谐波回旋管对电子枪的要求，采用综合法和分析法设计了该双阳极磁控注入电子枪。编制了一套大型的计算程序，利用计算机模拟，设计出了电极形状、电子轨迹与电子注参量。计算表明，这种电子枪具有速度零散小、层流性较好、体积小等特点。该枪已经用于制管实验中。     

强驻波声场中脉动速度特性

利用激光多普勒测速仪对管内空气强驻波声场中脉动速度特性进行了测量.实验结果表明:强声场对流场有很强的调制作用,使流场产生了与声波同频率的周期性脉动,且脉动幅度随着声场强度的增加而增大.管内声场强度不大时,实验值与理论值吻合较好;声场强度超过160dB后,出现了声湍流现象,实验测量值与理论计算值之间存在明显的偏差.当管内压力波幅处声场强度达到164 dB时,距离反射板130 mm位置处(sin kx=0.67)湍流脉动速度均方根值为3.50 m/s,达到了该位置处脉动速度幅值的45%,表明强驻波场声湍流脉动非常剧烈.     

波速赋值范围对PSO定位算法精度的影响

针对已知波速型声发射定位算法精度高度受制于初始波速测试准确性的问题,基于粒子群优化算法(PSO)开发了一种声发射定位算法,无需预先测试波速.以传感器接收到时差构建适应值函数,通过该算法求解此函数,得到声发射源位置和波速.研究不同波速赋值范围差、不同波速赋值范围上、下界与真实波速值的差值比(φ)对算法精度的影响. 在此基础上,开展断铅试验,对比分析PSO定位算法与单纯形定位算法的定位精度. 结果表明:不同波速赋值范围差、不同φ值下的PSO算法定位误差小于10%;当波速赋值范围差为2000m/s,且φ取1时,算法精度最高;本文算法定位精度明显优于传统单纯形定位算法.     

福建海坛湾波流双向耦合下水动力特征

采用MIKE 21软件中SW(spectral wave)波浪模块和FM(flow model)潮流模块,将潮流模块计算得到的水位与流速输入波浪模型,将波浪模块计算得到的辐射应力输入潮流模型,建立海坛湾波流双向耦合的水动力数学模型.分别计算纯潮流和纯波浪作用下的潮流场和波浪场,计算结果与实测数据吻合良好,再分别对波流双向耦合作用下的潮流场和波浪场进行了模拟.比较结果表明:波流耦合作用对流速和波高都有一定的影响;在波流异向特性明显的区域,波高增大显著;涨落急时刻波高在近岸区域的衰减速率和纯波浪作用下的较一致;落急时刻波高开始显著衰减的位置明显早于涨急时刻;波浪辐射应力在破碎带附近对流速的影响最大.     

基于增强倏逝波的声透镜光声成像系统设计

光声成像是一种新近迅速发展起来、基于生物组织内部光学吸收差异、以超声作媒介的无损生物光子成像方法。在分析当前光声成像系统中传统声学透镜的倏逝波衰减导致包含图像细节的高频信息丢失的基础上,提出使用负折射透镜,让倏逝波参与成像,突破传统声学透镜的衍射极限,从而大幅提高成像分辨率。同时依据光声效应产生的超声波具有波的特性,在研究中还发展、完善了声学信息系统的相关理论以及三维声成像技术。通过实验对比得到了超越普通声学透镜的生物组织的光声成像效果。     

滴灌滴头内流场的数值模拟及流道优化设计

针对滴灌技术中农用传统迷宫型滴头流道内易堵塞的缺点,提出根据流线形状设计"自清洗"型滴头的思想.以滴头流道内流场的三维数值模拟分析为基础,以减少非主流区域通流面积和避免较大的主流速度梯度为基本思想,对滴头流道的结构形状进行优化设计,消除流道中的滞止区和涡旋区,使得流道内速度分布趋于均匀以减少低速流动区域.优化前、后的计算结果表明:优化后的滴头能够有效地避免内部涡旋和滞止区的产生,提高了滴头流道的抗堵性能;滴头在紊流流动状态运行时,流道的近壁面速度较高,抗堵性能更好;优化后的滴头流道整体压降降低,可以通过延长流道长度和增加进口流量予以弥补.     

用LDV测量旋转流场的窗口效应分析

在应用激光多普勒测速仪测量旋转流场时，如果测量窗口随着旋转流着一起转动，就会产生窗口效应问题，实验研究和理论分析表明，如果测量体积与测量窗口之间的距离太小，由由窗口旋转速度引起的多普勒信号就会进入测速仪的接收系统，该信号将干扰甚至掩盖流场速度信号而导致测速失败。