超声波导带有增强的超声波反射器用于开发温度测量传感器

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 传感器技术 传感器技术
• 超声波是一种超声波.

背景情况:

• 准确的现场温度监测对于工业过程至关重要,特别是在发电厂和石油/石化行业.
• 现有的方法可能会面临绝缘或涂层管道的挑战,需要强大的和可适应的传感器解决方案.
• 超声波导向波为检测管道表面物理参数提供了一种有希望的非破坏性方法.

研究的目的:

• 开发和验证用于分布式管道表面温度测量的超声波带波导传感器.
• 使用有限元法 (FEM) 优化传感器设计,以实现高效的S0波传播和反射.
• 评估传感器的性能,包括准确性,可重复性和适用于工业环境的适用性.

主要方法:

• 通过有限元法 (FEM) 进行了一项研究,以确定使用S0 (纵向) 波模式,为统一的信号幅度确定最佳的隙反射器尺寸.
• 一个带平面的薄带波导被设计为改进的传感器接触和热吸收.
• 波导是以螺旋式配置制造的,用于安全合到圆柱形管道表面,利用其自我刚性.
• 使用单个剪切传感器的脉冲回声方法用于传输和接收S0波模式.
• 通过测量飞行时间差异 (δToF) 与温度进行传感器校准,并通过热电偶数据验证.
• 通过对管道进行多次加热实验来评估可重复性.

主要成果:

• 在FEM分析中,成功地确定了来自分布式传感器的一致S0波反射的隙尺寸.
• 螺旋式配置确保了安全和稳定的传感器合到管道表面.
• 开发的传感器在对热电偶进行校准时显示了准确的温度读数.
• 重复性测试证实了在多个加热周期中一致的性能.
• 传感器有效地测量圆柱形或平面表面的温度变化.

结论:

• 开发的螺旋带波导传感器为现场温度监测提供了有效,易于使用和廉价的解决方案.
• 它的设计是坚固的,适合恶劣的工业环境,包括绝缘和涂层管道.
• 这项技术在发电,石油和石化行业具有很大的应用潜力.