高温高压环境下超声液位检测方法研究.doc

高温高压环境下超声液位检测方法研究


2.7万字 59页 原创作品，已通过查重系统


摘要
在工业自动化生产中往往需要对高温高压容器中的液体液位进行检测，而目前在高温液位检测方面技术手段还不是荷熟。超声液位检测是一种重要的液位检测手段，在液体罐体及运送设备中得到了广泛使用，但在高温高压环境下，超声液位检测还存在诸多关键性技术问题亟待解决。
本文在超声波物理基础之上，分析了高温高压环境中超声检测的技术难点，主要为高温高压致使超声波传播速度发生变化、超声波能量衰减以及超声换能器压电效应减弱甚至完全消失的问题。另外针对特定的液位检测系统提出了一种检测方案来解决超声液位检测中高温高压带来的问题，并根据该方案设计了一套超声检测收发电路。超声波发射电路包括555定时器电路、MOS管驱动电路、高压尖脉冲发生电路以及高压电源模块；超声波接收电路包括限幅电路、阻抗匹配电路、一级放大电路、二级放大电路和带通滤波电路。本文还搭建了超声液位检测实验平台，在实验室条件下对提出的方案的可行性及设计电路的性能进行验证，并在PC机上对采集的实验数据进行了分析计算。
本文研究的超声液位检测系统是针对特定的测试条件设计的，要求发射电路能够有大的发射功率以及大的增益。本文设计的发射电路能够发射高达480V的尖脉冲激励信号，激励脉冲的脉宽、幅值以及重复频率均可调。接收电路能够将回波信号放大100倍，并且增益可调。二阶有源带通滤波电路能够有效降低电路中的噪声干扰。实验结果显示，本文所设计的电路能够接收到有效的回波信号，验证了方案的可行性。


关键词：超声波，液位检测，高温高压，收发电路