固體結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場的測量與控制在工業(yè)生產(chǎn)、人們?nèi)粘Ｉ钜约靶录夹g(shù)研究中都有著十分重要的意義。結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場的測量是一個復(fù)雜問題,現(xiàn)有的內(nèi)部測溫方法主要為熱電偶測溫法、光纖光柵測溫法以及中子共振譜法等,但此類測溫方法具有較大的局限性,或是需要接觸式測量而破壞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,或是測溫條件有所欠缺而不易推廣。因此,發(fā)展一種能夠?qū)崿F(xiàn)固體結(jié)構(gòu)內(nèi)部無損測溫的技術(shù)成為了現(xiàn)今溫度測量及控制的重點研究方向之一。其中,超聲溫度技術(shù)具有非接觸式、響應(yīng)速度快、不受輻射影響、沒有溫度漂移、測溫范圍大、靈敏度高等特點而被廣泛關(guān)注。針對內(nèi)部溫度的無損探測需求,本文采用理論分析、數(shù)值模擬和實驗驗證結(jié)合的方式,分別從超聲測溫機理以及結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場重建方法兩個方面開展基于超聲的固體結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場的測量及實驗研究,為探索發(fā)展結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度分布的超聲探測技術(shù)奠定基礎(chǔ)。本文主要完成了以下工作:(1)設(shè)計和構(gòu)建了基于超聲波測溫機理的實驗平臺。根據(jù)研究內(nèi)容,設(shè)計了超聲聲時測量系統(tǒng)、溫度測量系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)以及附屬部件四個系統(tǒng)部分,并對系統(tǒng)中的儀器進行了選型以及精度評價。(2)基于超聲波傳播規(guī)律的研究,對主要影響超聲聲速的三個因素進行分...

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究目的及意義
        1.1.1 固體結(jié)構(gòu)內(nèi)部測溫的重要性
        1.1.2 固體結(jié)構(gòu)內(nèi)部測溫技術(shù)介紹及分析
    1.2 超聲測溫技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本論研究內(nèi)容及章節(jié)安排
2 超聲測溫概述
    2.1 超聲測溫原理
    2.2 超聲測溫方法
    2.3 溫度場重建算法
        2.3.1 比較解析法
        2.3.2 有限差分法
        2.3.3 最小二乘法
        2.3.4 溫度場算法比較與分析
    2.4 本章小結(jié)
3 超聲測溫系統(tǒng)設(shè)計
    3.1 超聲測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.2 超聲測溫系統(tǒng)搭建
        3.2.1 實驗試樣設(shè)計
        3.2.2 超聲聲時測量系統(tǒng)
        3.2.3 溫度測量系統(tǒng)
        3.2.4 溫度控制系統(tǒng)
        3.2.5 附屬器件
    3.3 本章小結(jié)
4 固體中的超聲傳播規(guī)律研究
    4.1 固體中的聲速表征及溫度修正
        4.1.1 聲速的表征
        4.1.2 聲速方程的溫度修正
    4.2 超聲聲速溫度修正方程的仿真研究
        4.2.1 動力學有限元基本理論
        4.2.2 模型的建立及條件設(shè)置
        4.2.3 鋁材料中仿真研究
        4.2.4 鋼材料中仿真研究
        4.2.5 超聲波的時移特性
    4.3 超聲聲速溫度修正方程的實驗研究
        4.3.1 實驗準備與方案
        4.3.2 超聲聲時獲取及數(shù)據(jù)結(jié)果
        4.3.3 仿真及實驗結(jié)果分析
        4.3.4 熱膨脹對超聲傳播時間測量的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 穩(wěn)態(tài)非均勻溫度場重建方法研究
    5.1 一維穩(wěn)態(tài)非均勻溫度場重建模型
    5.2 結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場重建的仿真研究
        5.2.1 模型參數(shù)設(shè)置
        5.2.2 仿真結(jié)果分析
        5.2.3 溫度場的重建及分析
    5.3 結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場重建的實驗研究
        5.3.1 實驗準備與方案
        5.3.2 溫度場的重建及分析
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.3 展望
參考文獻
作者簡介



本文編號：3742698