[發(fā)明專利]一種小型一體化小管徑超聲波管外測壓裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210060427.1
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN103292948A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡偉;楊志勇;孫凌逸;黃先祥;高欽和;戴民強;張志永
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍第二炮兵工程學院
• 主分類號: G01L11/06
• 分類號: G01L11/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于壓力測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超聲波管外壓力測量裝置，尤其涉及一種小型一體化小管徑超聲波管外測壓裝置。

背景技術(shù)

在起重設(shè)備、轉(zhuǎn)載運輸設(shè)備、工程機械等大型裝備中，液壓系統(tǒng)是傳動與控制的核心機構(gòu)，壓力作為液壓系統(tǒng)的重要參數(shù)直接關(guān)系到系統(tǒng)的運行狀態(tài)，因此檢測液壓系統(tǒng)壓力是一個重要課題。雖然市場上有多種多樣的壓力表，但多為介入式檢測，操作不方便。超聲波管外測壓憑借其非接觸式測量、安裝方便、不受液體物理、化學性質(zhì)影響的優(yōu)點，使它在工程液壓機械方面應(yīng)用前景廣闊。超聲波壓力測量系統(tǒng)一般由探頭、超聲波發(fā)射電路、接收電路、數(shù)據(jù)采集電路、控制及數(shù)據(jù)處理部分組成，具體如圖1所示。系統(tǒng)開始工作后，由控制系統(tǒng)產(chǎn)生一脈沖信號激勵發(fā)射電路，發(fā)射電路正常工作產(chǎn)生高壓脈沖信號激勵探頭，探頭發(fā)出的超聲波信號穿透油路管壁，經(jīng)液壓油，攜帶液壓油壓力信息后再次穿透管壁進入接收電路，回波信號經(jīng)過接收電路初級處理，通過采集電路以數(shù)字信號的形式進入控制系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)內(nèi)部經(jīng)過一定的算法處理得到系統(tǒng)壓力值。在本發(fā)明以前的超聲波壓力測量裝置對比文獻的現(xiàn)有技術(shù)中存在如下問題：

1)、“超聲波管外測壓方法及儀器”，專利號92108777.2。該發(fā)明采用反射式測量液壓系統(tǒng)油液壓力，利用超聲波在油液中的傳播速度與油液壓力之間的關(guān)系，通過測量數(shù)學模型中聲速傳播時間差換算出壓力值。但是存在測量精度差、反應(yīng)慢、操作繁瑣、信號質(zhì)量差、體積大等缺點。課題組發(fā)表在1995年第2期《計算機應(yīng)用研究》上的《單片機在超聲波管外測壓儀中的應(yīng)用》也僅僅講述了以8031單片機為核心的超聲波管外測壓儀的硬件、軟件設(shè)計思想，但沒有解決小管徑測量的問題。

2)、“一種超聲波管外壓力檢測裝置及方法”，專利號03114623.6。該發(fā)明包括基于ISA總線插在工業(yè)控制機底板插槽的超聲波收發(fā)卡和數(shù)據(jù)采集卡，將兩個超聲波直換能器成180°垂直安裝在外管壁上，在工業(yè)控制機的控制下，分別采集反射式、透射式的回波信號，并送入工業(yè)控制機進行分析處理，完成時差、壓力的計算。該系統(tǒng)體積龐大、功耗大，且沒有解決小管徑測量的問題。課題組發(fā)表在2004年第7期《液壓與氣動》上的《液壓超聲波小管徑壓力測量研究》也僅僅提出了用V型時差法測量壓力的思想。

3)、第二炮兵工程學院謝建、何理等發(fā)表在2009年第6期《儀表技術(shù)與傳感器》上的《基于小波變換時延估計的小管徑超聲測壓研究》，該文章簡要介紹了基于DSP和CPLD的循環(huán)透射式壓力測試系統(tǒng)構(gòu)成，針對傳統(tǒng)時延估計的不足，提出了基于小波變換的廣義相關(guān)時延估計計算法計算聲時差。但是文中的發(fā)射電路仍然采用高壓模塊、功耗大，且沒有實驗數(shù)據(jù)驗證方法的可行性。謝建、李良等發(fā)表在2009年第12期《機床與液壓》上的《小波閾值去噪在超聲測壓回波處理中的應(yīng)用》，該文章提出并詳述用小波閾值去噪法對回波信號進行預(yù)處理，并仿真實現(xiàn)。文中提出的方法僅僅是回波信號去噪的一種，沒有實驗數(shù)據(jù)驗證。

4)、江蘇大學的宋壽鵬、闕沛文等發(fā)表在2004年第4期《傳感技術(shù)學報》上的《非介入式超聲管道壓力測量方法研究》，該文章區(qū)分了靜態(tài)壓力、動態(tài)壓力測量模型，提出引入溫度補償方法。但僅僅是綜述、理論性質(zhì)，泛泛而談，沒有考慮可行性。丁麗娟、宋壽鵬等發(fā)表在2008年第8期《測控技術(shù)》上的《小波濾波在超聲管外測壓回波處理中的應(yīng)用》，該文章主要講述利用小波濾波方法對超聲信號進行預(yù)處理，提取強噪聲背景中的弱回波信號，僅僅是回波信號處理的一種方法。丁麗娟、宋壽鵬等發(fā)表在2009年第8期《儀表技術(shù)與傳感器》上的《超聲管外測壓中發(fā)射電路的設(shè)計》，該文章提出了一種利用電感儲能產(chǎn)生高功率脈沖的發(fā)射電路，該電路以場效應(yīng)管為開關(guān)元件，由電感儲能形成高壓尖脈沖，但是試驗證明場效應(yīng)管開關(guān)速度太慢。

5)、北京航空航天大學的黃嬌英、安晨亮等發(fā)表在2009年第11期《測控技術(shù)》上的《基于互相關(guān)的超聲非介入式測量方法》，該文章為了提高超聲非介入式測壓的測量精度，提出了一種基于互相關(guān)理論的超聲延時計算方法，引入了二次相關(guān)法。但文章僅僅是提出了一種計算延時的方法，沒有實驗驗證。

6)、山東科技大學的于風、崔玉亮等發(fā)表在2001年第3期《傳感器技術(shù)》上的《液壓管路壓力非插入式超聲檢測新技術(shù)》，該文章僅僅講述了超聲波管外測壓系統(tǒng)原理。山東科技大學的李小波、吳浩等發(fā)表在2005年第10期《液壓與氣動》上的《基于小波變換的超聲波液壓測量系統(tǒng)》，該文章通過小波變換仿真實現(xiàn)對含有噪聲的超聲波測壓信號的消噪處理，較為準確的檢測到超聲波波至點的位置，但是沒有試驗數(shù)據(jù)驗證可行性。