提高超声波导传感器的流体水平灵敏度,同时使用透过传输和脉冲回声技术

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程
• 传感器技术 传感器技术

背景情况:

• 精确的液位监测在各种行业中至关重要.
• 传统传感器在恶劣或难以进入的环境中面临着局限性.
• 超声波导技术为非侵入性水平传感提供了潜力.

研究的目的:

• 开发和评估U形超声波导传感器用于液体水平测量.
• 为了比较U形波导和直线波导的性能.
• 探索同时使用多个波形模式,以增强传感能力.

主要方法:

• 利用有限元法 (FEM) 来模拟浸泡在不同流体中的U形波导中的波传播.
• 使用通过传输 (TT) 和脉冲回声 (PE) 技术,使用单个剪切传感器.
• 开发了一种基于振幅下降和TT和PE信号飞行时间变化的水平传感器.
• 在各种流体级别和类型中使用第一和第二通信号 (TT1,PE1,TT2,PE2) 调查传感器灵敏度.
• 对比U形 (TT) 和直 (PE) 波导,分析信号衰减和死胡同反射.

主要成果:

• 这种U形波导传感器在水平传感中平均有3.5%的误差,其性能优于直线波导 (5.6%的平均误差).
• 该U形设计最大限度地减少了死胡同反射,通过专注于波浪泄漏,允许更大的流体深度测量.
• 通过使用三个波形模式 (L(0,1),T(0,1和F(1,1)) 的同时传感被证明.
• 信号减弱分析发现了与表面相互作用和死胡同区域相关的直线和U形传感器之间的差异.

结论:

• 与直线波导相比,U形超声波波导传感器提供了更准确和可靠的流体水平测量方法.
• 传感器的设计有效地减轻了反射问题,提高了其深层流体水平监测的能力.
• 该技术适用于在苛刻的工业环境中持续监测液体水平,包括发电厂和石油/石化行业.