本文關鍵詞：應用于燃氣管道的聲表面波應變傳感器的研究

  更多相關文章： 燃氣管道 形變監(jiān)測 聲表面波 應變傳感器 溫度補償

【摘要】：聲表面波應變傳感器廣泛適用于多種測量環(huán)境,尤其是一些極端特殊環(huán)境,如用于燃氣管道的形變監(jiān)測。燃氣管道運輸可燃氣體,長期存在管道變形燃氣爆炸危險,聲表面波應變傳感器精度高、無源的特點,使其能精確測量燃氣管道表面的微小形變,且避免在該易燃易爆場所引入安全隱患,可以較好的解決燃氣管道形變監(jiān)測的難題。本文在目前聲表面波傳感器技術(shù)研究的基礎上,對應用于燃氣管道的聲表面波應變傳感器進行了研究:一、運用有限元的分析方法,構(gòu)建了聲表面波壓電基片的仿真模型,基于微擾理論分析計算了壓電基片在各切向下的應變靈敏度。根據(jù)計算結(jié)果,選取了應變靈敏度較高且溫度敏感度較低的基片切向進行實驗證,在基片表面制作叉指換能器和反射柵,并實驗測試了基片的應變靈敏度,實驗結(jié)果與理論分析結(jié)果相吻合,驗證了仿真計算結(jié)果的準確性。二,在應變測量基片的基礎上設計了溫度補償基片,用于補償應變測量過程中由溫度變化引起的附加應變值。對溫度補償前后的應變傳感器進行對比測試實驗,結(jié)果表明補償后傳感器能有效排除溫度干擾,應變測量有效提高。三、對傳感器的金屬封裝外殼進行了研究及優(yōu)化,通過對多種金屬外殼結(jié)構(gòu)進行試驗,最終選取了一種可伐合金制成的直壁金屬外殼,能夠在不降低應變靈敏度的前提下對基片起到保護作用。四,將傳感器與采集器電路及上位機軟件進行了系統(tǒng)聯(lián)調(diào),使傳感器系統(tǒng)實現(xiàn)了快速穩(wěn)定的應變測量及數(shù)據(jù)采集,并能將采集結(jié)果實時顯示于可視化界面,使更適于長期的應變監(jiān)測。五,對傳感器系統(tǒng)進行了一致性、重復性、準確性實驗,經(jīng)長期測試,驗證了傳感器的可靠性。將傳感器在北京燃氣集團的燃氣管道進行現(xiàn)場安裝測試,并進行了長期的應變監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集,將監(jiān)測結(jié)果與經(jīng)驗值相對比,驗證了聲表面應變傳感器應用于燃氣管道形變監(jiān)測的可行性。
【關鍵詞】：燃氣管道 形變監(jiān)測 聲表面波 應變傳感器 溫度補償
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 燃氣管道應變監(jiān)測的存在的問題10-11
• 1.2 常用應變傳感器介紹11-14
• 1.2.1 電阻應變片11-12
• 1.2.2 光纖布拉格光柵溫度應力傳感器12-13
• 1.2.3 壓電應變傳感器13-14
• 1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.4 論文研究內(nèi)容15-16
• 1.5 論文組織結(jié)構(gòu)16-18
• 第2章 傳感器基片切向優(yōu)化18-31
• 2.1 壓電基片材料選擇18-19
• 2.2 基片切向仿真計算19-25
• 2.2.1 仿真與分析19-25
• 2.3 傳感器頻分多址方案優(yōu)化25-27
• 2.3.1 理論分析26
• 2.3.2 傳感器頻譜多址方案26-27
• 2.4 叉指換能器的設計27-28
• 2.5 傳感器的實驗測試28-31
• 2.5.1 實驗測試標準28-29
• 2.5.2 實驗測試結(jié)果29-31
• 第3章 傳感器的溫度補償31-37
• 3.1 常用溫度補償方法31-32
• 3.2 溫度補償基片結(jié)構(gòu)設計32-33
• 3.3 補償效果的實驗驗證33-37
• 第4章 傳感器的封裝及實驗驗證37-45
• 4.1 封裝方案及實驗驗證37-41
• 4.2 可靠性實驗驗證41-45
• 4.2.1 重復性實驗41-42
• 4.2.2 重復性實驗42-43
• 4.2.3 準確性實驗43-45
• 第5章 系統(tǒng)的實驗驗證45-58
• 5.1 系統(tǒng)簡介45-48
• 5.1.1 采集器電路45-47
• 5.1.2 上位機軟件47-48
• 5.2 系統(tǒng)實驗驗證48-58
• 5.2.1 實驗室中實驗驗證48-51
• 5.2.2 現(xiàn)場安裝實驗驗證51-53
• 5.2.3 實驗情況與數(shù)據(jù)53-58
• 第6章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 本文總結(jié)58
• 6.2 未來展望58-60
• 參考文獻60-63
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單63-64
• 致謝64

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 武以立;高頻聲表面波技術(shù)的發(fā)展與應用[J];壓電與聲光;1988年06期

2 康鐵安;;聲表面波型傳感器[J];宇航計測技術(shù);1990年02期

3 楊曉東,廖代材;石英聲表面波寬帶延遲線[J];壓電與聲光;1992年06期

4 ;1聲表面波技術(shù)[J];壓電與聲光;1994年05期

5 史國偉;聲表面波的原理與發(fā)展[J];武警技術(shù)學院學報;1996年04期

6 張國民,廖代材,劉積學,梁娟;聲表面波高精度多路延遲線組[J];壓電與聲光;1998年01期

7 茍永明;聲表面波傳感器原理及應用[J];傳感器世界;1998年10期

8 范東遠,陳明;聲表面波壓力遙測傳感器的理論與設計[J];航空計測技術(shù);1998年06期

9 劉艾,馬偉方,施文康;一種新型的聲表面波目標識別系統(tǒng)研究[J];傳感技術(shù)學報;2000年02期

10 童筱鈞,章德;石英上準縱漏表面聲波在液體傳感方面的潛在應用[J];傳感技術(shù)學報;2000年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱嘉林;李永剛;李業(yè)隆;;聲表面波角速率傳感器的理論與數(shù)值分析[A];第十九屆測控、計量、儀器儀表學術(shù)年會(MCMI'2009)論文集[C];2009年

2 謝馥勵;張碧星;宮俊杰;;聲表面波聚焦理論與方法研究[A];泛在信息社會中的聲學——中國聲學學會2010年全國會員代表大會暨學術(shù)會議論文集[C];2010年

3 謝馥勵;張碧星;宮俊杰;;寬頻帶多模式聲表面波聚焦理論與方法研究[A];2011'中國西部聲學學術(shù)交流會論文集[C];2011年

4 周世圓;張運濤;徐春廣;伍懿;;無源無線聲表面波嵌入式測量理論與技術(shù)[A];2011年機械電子學學術(shù)會議論文集[C];2011年

5 陳明;;聲表面波諧振式力學量傳感器的發(fā)展與現(xiàn)狀[A];2000全國力學量傳感器及測試、計量學術(shù)交流會論文集[C];2000年

6 沈中華;石一飛;嚴剛;袁玲;陸建;倪曉武;;激光聲表面波的若干應用研究進展[A];2007年先進激光技術(shù)發(fā)展與應用研討會論文集[C];2007年

7 潘峰;曾飛;李冬梅;劉明;劉積學;;聲表面波關鍵材料與應用研究[A];中國真空學會2008年學術(shù)年會論文摘要集[C];2008年

8 孫斌;張濤;;多層膜結(jié)構(gòu)聲表面波傳播理論研究進展[A];第三屆上海——西安聲學學會學術(shù)會議論文集[C];2013年

9 程衛(wèi)東;鄂明成;董永貴;;聲表面波力敏傳感器基片材料最佳切向的研究[A];2008中國儀器儀表與測控技術(shù)進展大會論文集（Ⅲ）[C];2008年

10 王俊新;陸艷艷;何世堂;邱細敏;;聲表面波氣相色譜儀性能評價[A];2013中國西部聲學學術(shù)交流會論文集（上）[C];2013年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 韓連國 羅俊昌;科技報國迎挑戰(zhàn)[N];中國電子報;2000年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳琨;激光聲表面波技術(shù)測量表面微裂紋的理論與系統(tǒng)研究[D];天津大學;2015年

2 李秀明;鈮鎂酸鉛和鈮鋅酸鉛基鐵電單晶中聲表面波傳播特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

3 白茂森;激光聲表面波法測量薄膜楊氏模量的理論與系統(tǒng)研究[D];天津大學;2012年

4 楊鶯;新結(jié)構(gòu)聲表面波質(zhì)量傳感器及聲表面波集成聲路隔離吸聲技術(shù)的研究[D];浙江大學;2005年

5 劉駿躍;聲表面波慣性器件傳感檢測技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學;2007年

6 李淑紅;基于聲表面波技術(shù)的新型氣體傳感器的研究[D];南開大學;2010年

7 嚴剛;激光聲表面波用于金屬表面缺陷無損檢測的研究[D];南京理工大學;2007年

8 李慶亮;聲表面波射頻辨識標簽與系統(tǒng)研究[D];上海交通大學;2008年

9 周金;基于聲表面波技術(shù)的無線通信系統(tǒng)的研究[D];南開大學;2010年

10 章安良;Y型和S型組合雙聲路SAW質(zhì)量傳感器研究[D];浙江大學;2004年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙瑾珠;聲表面波電子鼻探測器的技術(shù)研究[D];電子科技大學;2015年

2 黃亮;高靈敏度磁電聲表面波磁場傳感器研究[D];電子科技大學;2015年

3 曾慶輝;基于無源無線聲表面波技術(shù)的機床主軸熱監(jiān)測系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D];浙江大學;2015年

4 孫鳳佩;聲表面波氣體探測器系統(tǒng)集成技術(shù)研究[D];電子科技大學;2015年

5 陳雪薇;基于聲表面波的GIS開關觸頭溫度監(jiān)測的研究[D];華北電力大學;2015年

6 曹放;基于聲表面波技術(shù)的無線無源溫度傳感器研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

7 陳鵬;蘭姆波型聲表面波無源無線溫度傳感器的研究[D];電子科技大學;2015年

8 劉洋;基于聲表面波傳感器陣列的氣體檢測模式識別研究[D];電子科技大學;2014年

9 汪駿雄;基于聲表面波的微流體霧化機理與實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

10 高君華;基于聲表面波氣體檢測器件特性的研究[D];黑龍江大學;2015年

，

本文編號：836335