Розглядаються питання вимірювання рівня рідини в сталевих резервуарах через стінку акустичними методами. При вимірюванні рівня за часом поширення звуку в рідині найкращу точність забезпечує кореляційно-фазовий прийом складних сигналів. Але для вимірювань в сталевих резервуарах такий прийом зазвичай не використовується через спотворення фазової структури сигналу з широкою смугою частот, що проходить через пружну стінку (що має в цій смузі множинні резонанси). Використання в таких випадках кореляційно-фазового прийому можливе при виборі зондувального сигналу, спотворення фазової структури якого при проходженні через стінку будуть малими. Метою роботи є визначення можливостей використання кореляційно-фазового прийому і точності вимірювання рівня, що досягається, за умов різних товщин стінок сталевих резервуарів. Значимість досліджень визначається можливостями багаторазового збільшення точності вимірювань. Розглянуто акустичні методи та пристрої вимірювання рівня, показано перевагу часово-імпульсних (часово-пролітних, TOF) методів перед інтерферометричними та іншими методами при вимірюванні у великих резервуарах. Запропоновано схему розрахунків проходження широкосмугового імпульсного сигналу через пружну стінку (і побудови амплітудно- і фазочастотної характеристик, АЧХ і ФЧХ), що враховує поздовжні і зсувні хвилі товщинних коливань стінки і стоячі хвилі її резонансних коливань по довжині (діаметру), запропоновано спосіб вибору в відповідності до АЧХ і ФЧХ пружної стінки діапазону частот зондувального сигналу, що забезпечує малі спотворення його фазової структури при проходженні через стінку заданої товщини. Отримано оцінки точностей вимірювання швидкості звуку і рівня рідини, що досягаються, в залізничних цистернах. Експериментальні роботи на тонкостінній, 0,8 мм, бочці з використанням сигналів діапазону частот 250-750 кГц, тобто частот менше частоти першого товщинного резонансу дна бочки, підтвердили мале спотворення фазових структур сигналів при їх проходженні через дно і високу ефективність кореляційно-фазового прийому – при відношенні сигнал/шум 0,4 отримана висока точність вимірювання часу, ~0,15 мкс, що відповідає точності вимірювання рівня ~0,1 мм. Для сигналу 250-750 кГц визначено інтервал товщин стінки, 0,3-3,6 мм, при яких ефективність кореляційно-фазового прийому має бути високою, а точність вимірювань рівня – великою. Результати роботи показали, що застосування кореляційно-фазового прийому складних сигналів при вимірюванні рівня рідини через дно тонкостінної сталевої бочки можливо і забезпечує як високу ефективність роботи в умовах шумів, так і високу точність вимірювань. Можна очікувати, що такі ж показники точності і ефективності роботи будуть зберігатися в інтервалі товщин дна, при яких частоти зондувального сигналу будуть менше першої частоти його товщинного резонансу. У випадках великої товщини дна спектр зондувального сигналу може включати області частот між частотами товщинних резонансів. При цьому з'являється можливість використання кореляційно-фазового прийому для вимірювання рівня в резервуарах з широким діапазоном товщин дна. Бібл. 20, табл. 1, рис. 7.
Мета. Дослідження має на меті вивчити зручність використання та ефективність методу оцінювання безпеки акустичного середовища щодо потенційно небезпечних стимулів для…
Анотація – У статті представлені результати експериментального дослідження акустичних характеристик модульних MEMS-мікрофонів INMP441 та SPH0645 з метою їх застосування…
Через активне використання повітряних об’єктів виникає потреба в пасивних засобах їх виявлення. У роботі проведено експериментальне дослідження автоматизованого…
Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.
