Прецизійне ультразвукове вимірювання рівня рідини через «товсту» сталеву стінку

Valeriy K. Bohushevych; Lidia M. Zamarenova; Hlib M. Kotov; Mihailo I. Skipa

doi:10.20535/2523-4455.mea.209689

Т. 25 · № 3 · 2020 гру 28, 2020 Акустичні прилади та системи

Прецизійне ультразвукове вимірювання рівня рідини через «товсту» сталеву стінку

Valeriy K. Bohushevych Відповідальний Державна установа «Відділення гідроакустики Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України» Україна

Lidia M. Zamarenova Державна установа «Відділення гідроакустики Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України» Україна

Hlib M. Kotov Державна установа «Відділення гідроакустики Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України» Україна

Mihailo I. Skipa Державна установа «Відділення гідроакустики Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України» Україна

Сторінки56-68 Опублікованогру 28, 2020

PDF

ТОМ 25 · № 3 · 2020 Переглянути випуск

Анотація

Розглядаються питання вимірювання рівня рідини через «товсту» сталеву стінку. При вимірюванні рівня за часом поширення сигналу найкращу точність забезпечує кореляційно-фазовий прийом складних сигналів. Але при проходженні таких сигналів через «товсту» стінку руйнується їх фазова структура, що пов'язано з хвилями Лемба вищого порядку. При вирішенні задачі сигнал, що приймається, представляється як сума сигналу, який пройшов через стінку та шар рідини, сигналів коливань товщинних резонансів поздовжніх і поперечних хвиль і сигналу нерезонансних коливань, що поширюються в стінці. Запропоновано оцінювання спотворень сигналу, що приймається, за його спектрами та методика формування оптимальних зондуючих сигналів. Експерименти на «товстій», 14,5 мм, сталевій стінці показали, що при використанні оптимальних сигналів для трьох діапазонів частот, 593–790, 395–593 і 197–395 кГц, похибка вимірювання часу не перевищила 1 мкс, а значення коефіцієнта фазової кореляції склали 0,84–0,92, 0,78–0,90 і 0,45–0,65, відповідно.

Ключові слова

#вимірювання рівня через стінку #акустичний метод #хвилі Лемба #кореляційно-фазовий прийом #поширення хвиль #спотворення фази сигналу

Посилання

V. K. Bohushevych, L. M. Zamarenova, G. M. Kotov, M. I. Skipa, “Precizionnye ul’trazvukovye izmeriteli urovnya zhidkosti v zakrytyh rezervuarah [Precision Ultrasonic Meters of Fluid Level in Sealed Containers]”, Mikrosystemy, elektronika ta akustyka., vol. 24, no. 1, pp. 61–69, 2019, DOI: 10.20535/2523-4455.2019.24.1.160991.
Urovnemer ul’trazvukovoj portativnyj UUP1-P1. Rukovodstvo po ekspluatacii, Kyiv OOO ND Ltd [Portable ultrasonic level gauge UUP1-P1. Operations manual, Kyiv, ND, Ltd], [Online]. Available: http://www.eriskip.ru/disc/pdf/UUP1P1.pdf . Accessed on: April 18, 2017.
Urovnemer ul’trazvukovoj perenosnoj UZUM-2-P. Rukovodstvo po ekspluatacii, S.-Peterburg, ZAO “SPEK” [Portable ultrasonic level gauge UZUM-2-P. Operations manual, S.-Peterburg, “SPEK”, JSC], [Online]. Available: http://spec.ru/files/catalog_ files/846079.pdf. Accessed on: May 30, 2017.
Texas Instruments. TDC 1000, [Online]. Available: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tdc1000.pdf . Accessed on: July 7, 2017.
Avtomatizirovannyj ul’trazvukovoj urovnemer AUZUR-02, N. Novgorod [Automated ultrasonic level gauge AUZUR-02, N. Novgorod], [Online]. Available: http://www.vvgnn.com/ data/pages/files/file.1323775818.pdf. Accessed on: May 30, 2017.
Urovnemer-analizator Analik-M. Rukovodstvo po ekspluatacii, Kyiv, OOO “NPF “UAT” [Level meter-analyzer Analiq-M. Operations manual, Kyiv, “NPF “UAT”, Ltd], [Online]. Available: http://npfuet.com.ua/Analiq_manual.pdf Accessed on: May 17, 2013.
B. J. Tucker, A. A. Diaz, and B. A. Eckenrode, “Advanced ultrasonic measurement methodology for non-invasive interrogation and identification of fluids in sealed containers”, in Proc. of SPIE, vol. 6178, pp. 61780K-1–61780K-12, 2006. DOI: 10.1117/12.660439.
I. A. Viktorov, Zvukovye poverhnostnye volny v tverdyh telah [Sound Surface Waves in Solids], Moscow, USSR, Nauka, 1981.
V. T. Grinchenko, V. V. Meleshko, Garmonicheskie kolebaniya i volny v uprugih telah [Harmonic Vibrations and Waves in Elastic Solids], Kyiv, Naukova dumka, 1981.
Z. Nazarchuk, V. Skalskyi, O. Serhiyenko, Acoustic Emission: Methodology and application, Springer International Publishing AG 2017, ISNB: 978-3-319-49348-0, DOI: 10.1007/978-3-319-49350-3.
C. Prada, D. Clorennec, D. Royer, “Local vibration of an elastic plate and zero-group velocity Lamb modes”, Journ. Acoust. Soc. Amer., vol. 124, no. 1, pp. 203–212, 2008, DOI: 10.1121/1/2918543.
L. G. Merkulov, “Zatuhanie normal’nyh voln v plastinah, nahodyashchihsya v zhidkosti [Attenuation of Normal Waves in Plates Situated in Fluid]”, Akust. Zhurn., vol. 10, no. 2, pp. 206–212, 1964.

Попередня у випуску Фероелектричні наночастинки в нанокомпозиті. Вплив розподілу за розмірами на температурні залежності піроелектричного і електрокалоричного перетворення Наступна у випуску Апаратно-програмний комплекс «Штучна голова». Частина 2. Оцінювання розбірливості мови в аудиторіях

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

Практичний метод оцінювання безпечних звуків для осіб із ПТСР

Анастасія Володимирівна Паренюк, PhD Дмитро Володимирович Паренюк, PhD, дослідник Катерина Л. Руденька

Мета. Дослідження має на меті вивчити зручність використання та ефективність методу оцінювання безпеки акустичного середовища щодо потенційно небезпечних стимулів для…

#ПТСР #акустика навколишнього середовища #MFCC #спектральна густина потужності

с. 359648.1-359648.12

10.20535/2523-4455.mea.359648

Експериментальне дослідження частотних характеристик MEMS-мікрофонів для моніторингу залізничного шуму

Віталій Р. Прус, канд. техн. наук, доц. Олексій Вікторович Богданов

Анотація – У статті представлені результати експериментального дослідження акустичних характеристик модульних MEMS-мікрофонів INMP441 та SPH0645 з метою їх застосування…

#акустичний моніторинг #MEMS-мікрофон #амплітудно-частотна характеристика #діаграма спрямованості

с. 359669.1-359669.6

10.20535/2523-4455.mea.359669

Акустична локалізація повітряних об’єктів та практична оцінка її точності

д-р техн. наук, проф. Сергій Анатолійович Найда, д-р техн. наук, доц. Олександр Іванович Дрозденко, канд. техн. наук, доц. Павло Васильович Попович, PhD, Assoc. Prof. Kateryna Serhiivna Drozdenko, канд. техн. наук Олександр Ігорович Нижник, канд. техн. наук Ярослав Іванович Старовойт

Через активне використання повітряних об’єктів виникає потреба в пасивних засобах їх виявлення. У роботі проведено експериментальне дослідження автоматизованого…

#обробка акустичних сигналів #локалізація джерела звуку #мікрофонні масиви #формування променю

с. 359830.1-359830.7

10.20535/2523-4455.mea.359830

Схожі статті

Valerij Kostyantynovych Bohushevych, Lidiya Mykolayivna Zamarenova, Hlib Mykhaylovych Kotov, Mykhailo Ivanovych Skipa, Прецизійні ультразвукові вимірювачі рівня рідини в закритих резервуарах , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 1 (2019)
Mykola Fedorovych Zhovnir, Вимірювальний перетворювач кутових переміщень з використанням фазових набігань електричного поля поверхневих акустичних хвиль , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 5 (2017)
Анастасія Володимирівна Паренюк, PhD Дмитро Володимирович Паренюк, PhD, дослідник Катерина Л. Руденька, Практичний метод оцінювання безпечних звуків для осіб із ПТСР , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 2 (2026)
Dmytro V. Pareniuk, Sergey A. Naida, Дослідження можливості використання критерію Соколова для оцінки результатів направленого впливу на слухову систему біологічного об’єкту , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 3 (2019)
Oksana Yuriivna Kutova, Vladimir Ivanovych Tymofieiev, Mykhailo H. Dusheiko, Guillaume Brotons, Сенсор бета-лактоглобуліну на основі ІСПТ з підзатворним діелектриком СеО2 , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 4 (2019)
Дмитро А. Шевчук, канд. техн. наук, доц. Наталія Георгіївна Іванушкіна, Комплексний метод виділення неінвазивного сигналу фетальної електрокардіограми та класифікації серцевих аритмій , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 2 (2026)
Mikhail O. Bezuglyi, Natalia V. Bezuglaya, Andrii V. Nahornyi, Контроль оптичного просвітлення шкіри людини методом еліпсоїдальних рефлекторів , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 2 (2019)
Sergey M. Osinov, Viktor Fedorovich Zavorotnyi, Boris Ivanovych Lupyna, Olexandr Vasylovych Borisov, Моделювання багатофункціанального терморезистивного перетворювача, що використовує технологію теплообміну , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 2 (2019)
Maksim Oleksiiovych Korzhyk, Serhii Viktorovych Kurdiuk, Oleksii Volodymyrovych Korzhyk, Імпедансні характеристики плоско-паралельного акустичного хвилеводу з комбінуванням межами при порушенні його двочастотних сигналом , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 3 (2018)
Віталій Р. Прус, канд. техн. наук, доц. Олексій Вікторович Богданов, Експериментальне дослідження частотних характеристик MEMS-мікрофонів для моніторингу залізничного шуму , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 2 (2026)

1-10 з 87 Наступне

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.

[1] V. K. Bohushevych, L. M. Zamarenova, G. M. Kotov, M. I. Skipa, “Precizionnye ul’trazvukovye izmeriteli urovnya zhidkosti v zakrytyh rezervuarah [Precision Ultrasonic Meters of Fluid Level in Sealed Containers]”, Mikrosystemy, elektronika ta akustyka., vol. 24, no. 1, pp. 61–69, 2019, DOI: 10.20535/2523-4455.2019.24.1.160991.

[2] Urovnemer ul’trazvukovoj portativnyj UUP1-P1. Rukovodstvo po ekspluatacii, Kyiv OOO ND Ltd [Portable ultrasonic level gauge UUP1-P1. Operations manual, Kyiv, ND, Ltd], [Online]. Available: http://www.eriskip.ru/disc/pdf/UUP1P1.pdf . Accessed on: April 18, 2017.

[3] Urovnemer ul’trazvukovoj perenosnoj UZUM-2-P. Rukovodstvo po ekspluatacii, S.-Peterburg, ZAO “SPEK” [Portable ultrasonic level gauge UZUM-2-P. Operations manual, S.-Peterburg, “SPEK”, JSC], [Online]. Available: http://spec.ru/files/catalog_ files/846079.pdf. Accessed on: May 30, 2017.

[4] Texas Instruments. TDC 1000, [Online]. Available: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tdc1000.pdf . Accessed on: July 7, 2017.

[5] Avtomatizirovannyj ul’trazvukovoj urovnemer AUZUR-02, N. Novgorod [Automated ultrasonic level gauge AUZUR-02, N. Novgorod], [Online]. Available: http://www.vvgnn.com/ data/pages/files/file.1323775818.pdf. Accessed on: May 30, 2017.

[6] Urovnemer-analizator Analik-M. Rukovodstvo po ekspluatacii, Kyiv, OOO “NPF “UAT” [Level meter-analyzer Analiq-M. Operations manual, Kyiv, “NPF “UAT”, Ltd], [Online]. Available: http://npfuet.com.ua/Analiq_manual.pdf Accessed on: May 17, 2013.

[7] B. J. Tucker, A. A. Diaz, and B. A. Eckenrode, “Advanced ultrasonic measurement methodology for non-invasive interrogation and identification of fluids in sealed containers”, in Proc. of SPIE, vol. 6178, pp. 61780K-1–61780K-12, 2006. DOI: 10.1117/12.660439.

[8] I. A. Viktorov, Zvukovye poverhnostnye volny v tverdyh telah [Sound Surface Waves in Solids], Moscow, USSR, Nauka, 1981.

[9] V. T. Grinchenko, V. V. Meleshko, Garmonicheskie kolebaniya i volny v uprugih telah [Harmonic Vibrations and Waves in Elastic Solids], Kyiv, Naukova dumka, 1981.

[10] Z. Nazarchuk, V. Skalskyi, O. Serhiyenko, Acoustic Emission: Methodology and application, Springer International Publishing AG 2017, ISNB: 978-3-319-49348-0, DOI: 10.1007/978-3-319-49350-3.

[11] C. Prada, D. Clorennec, D. Royer, “Local vibration of an elastic plate and zero-group velocity Lamb modes”, Journ. Acoust. Soc. Amer., vol. 124, no. 1, pp. 203–212, 2008, DOI: 10.1121/1/2918543.

[12] L. G. Merkulov, “Zatuhanie normal’nyh voln v plastinah, nahodyashchihsya v zhidkosti [Attenuation of Normal Waves in Plates Situated in Fluid]”, Akust. Zhurn., vol. 10, no. 2, pp. 206–212, 1964.