Создание акустического устройства контроля жидкости в автоматизированной подсистеме управления режимом заполнения технологических резервуаров

• Автор: Сахаров, Валерий Ермолаевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 128 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. АКУСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ УРОВНЕЙ ЖИДКОСТИ В РЕЗЕРВУАРАХ (ОБЗОР)
1.1. Методы, основанные на акустическом зондировании воздушной полости над жидкостью

1.2. Методы, основанные на акустическом зондировании жидкости

1.2.1. Измерители реальной высоты жидкости

1.2.2. Сигнализаторы наличия жидкости

1.3. Методы, использующие изменение резонансной частоты или времени «звона» резонансных систем при контакте с жидкостью
1.3.1. Методы, использующие явление реверберации в стенке резервуара или резонаторы, помещенные в жидкость

1.3.2. Методы, использующие резонанс воздушной полости над жидкостью

1.4. Методы, использующие акустические волноводы с характеристиками, изменяющимися от степени их погружения в жидкость
1.5. Краткая информация об измерителях и сигнализаторах уровня жидкости, выпускаемых Российскими и зарубежными фирмами
ГЛАВА II. ВЛИЯНИЕ ЖИДКОСТИ НА СВОЙСТВА АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН ЛЭМБА, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПЛАСТИНЕ И СТРУКТУРАХ НА ЕЕ ОСНОВЕ
2.1. Общие свойства волн Лэмба
2.2. Влияние жидкости на свойства акустических волн Лэмба, распространяющихся в механически свободной пластине
2.2.1. Анализ акустических волн Лэмба, распространяющихся в механически свободной пластине

2.2.2. Анализ акустических волн Лэмба, распространяющихся в механически свободной пластине, граничащей с жидкостью
2.3. Влияние жидкости на свойства акустических волн Лэмба, распространяющихся в структуре металлическая пластина - твердый
невязкий слой
2.3.1. Анализ акустических волн Лэмба, распространяющихся
в структуре металлическая пластина - твердый невязкий слой .
2.3.2. Анализ акустических волн Лэмба, распространяющихся в структуре металлическая пластина - твердый невязкий слой -жидкость
2.3.3. Результаты численного анализа
2.4. Влияние жидкости на свойства акустических волн Лэмба, распространяющихся в структуре металлическая пластина -твердый вязкий слой
2.4.1. Анализ акустических волн Лэмба, распространяющихся
в структуре металлическая пластина - твердый невязкий слой .
2.4.2. Анализ акустических волн Лэмба, распространяющихся в структуре металлическая пластина - твердый невязкий слой -жидкость
2.4.3. Результаты численного анализа
2.5. Выводы
ГЛАВА III. РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ
ПОДСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ ЗАПОЛНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЗЕРВУАРОВ
3.1. Введение
3.2. Экспериментальное исследование влияния жидкости на характеристики акустических волн Лэмба в стальной пластине
3.2.1. Условия эксперимента
3.2.2. Возбуждение и прием акустических волн Лэмба

3.2.3. Описание измерительной установки
3.2.4. Описание полученных результатов
3.2.5. Практические рекомендации и выводы
3.3. Описание автоматизированной подсистемы управления режимом заполнения технологических резервуаров
3.3.1. Назначение и состав автоматизированной подсистемы
3.3.2. Неинвазивное акустическое устройство контроля уровня жидкости
3.3.3. Устройство управления
3.3.4. Исполнительный механизм
3.4. Функционирование автоматизированной подсистемы управления режимом заполнения технологических резервуаров
3.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

области, частично заполненной электродом. Очевидно, что подобный резонатор может быть использован как детектор присутствия жидкости по изменению его резонансной частоты.
1.3.2. Методы, использующие резонанс воздушной полости над жидкостью
В работах [52-54] описан низкочастотный измеритель уровня жидкости, основанный на измерении резонансной частоты воздушной полости в трубе, которая вставлена в резервуар и частично погружена в жидкость (рис. 1.15.) Сверху находятся излучатель ультразвука (громкоговоритель) и приемник ультразвука (микрофон). Таким образом, резонатор с одной стороны ограничен поверхностью жидкости, а с другой - отражающей стенкой, на которой расположены излучатель и приемник звука. Резонансная частота этой системы является функцией расстояния между верхней отражающей стенкой и поверхностью жидкости. Рассмотренный измеритель способен работать в реальных условиях, т. е. в присутствии паров, различных наслоений на стенках резервуара, бурления жидкости и т. д. Поскольку скорость звука зависит от температуры, то в резонаторе предусматривается специальный термометр, который позволяет корректировать результат измерения с учетом температуры. В ряде случаев возможно изменение не только температуры газа, но и его состава. В таком случае, для учета этих двух факторов устройство состоит из двух измерительных резонаторов с различной длиной между поверхностью жидкости и соответствующими преобразователями (рис. 1.16.). Эксперименты показали, что погрешность измерения в зависимости от длины резонатора лежитв пределах ± (0.16 - 1.0)%.
Другой разновидностью акустического зондирования воздушной полости над жидкостью является метод стоячей волны, который широко используется в ультразвуковых детекторах перемещения [46]. Ультразвуковой преобразователь располагается в верхней части резервуара над жидкостью (рис.
1.1.). Когда прямая и отраженная волны складываются, они создают стоячую волну, расположение узлов которой является функцией расстояния между