[發明專利]一種可激發氣體壓力容器壓強測量方法

有效

• 申請號: 201810342122.7
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108548631B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 張克聲;李巖
• 申請（專利權）人: 武漢映瑞電力科技有限公司
• 主分類號: G01L11/06
• 分類號: G01L11/06;G01K7/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種可激發氣體壓力容器壓強測量方法，其特征在于：

1)在氣體壓力容器中放置頻率分別為f₁和f₂的兩對超聲探頭以及熱電偶，兩對超聲探頭分別用于測量頻率為f₁和f₂時氣體中的聲吸收系數和聲速，熱電偶用于測量氣體溫度值；

2)利用兩對超聲探頭分別獲得兩個選定的頻點f₁和f₂上聲吸收系數α(f₁)、α(f₂)和聲速c(f₁)、c(f₂)的測量值；

3)利用兩頻點聲測量值合成聲弛豫頻率，由公式(4)合成氣體的聲弛豫頻率f_m為：

4)預先測量氣體壓力容器中氣體在1個標準大氣壓下不同溫度下的聲弛豫頻率值作為查表所需參考值；由步驟1)中熱電偶測量得到的當前氣體溫度，通過查表方式獲得當前溫度下在1個標準大氣壓時的氣體參考聲弛豫頻率f₀；

5)通過步驟3)中合成的聲弛豫頻率f_m和步驟4)查表得到的參考聲弛豫頻率f₀，計算得到氣體容器壓強P＝f_m/f₀。

2.根據權利要求1所述的一種可激發氣體壓力容器壓強測量方法，其特征是：所述步驟2)，具體步驟包括：

(1)聲壓的變化服從指數衰減規律，即其中，α為聲吸收系數或者聲壓吸收系數，單位為奈培/米；x為傳播距離，即每對探頭之間的距離；p₀為發送聲探頭的聲壓，p(x)是聲波經過距離x傳播后到達接收聲探頭時的聲壓；通過記錄發送探頭換能器電信號峰值A₀和經過距離x傳播后接收聲探頭換能器電信號峰值A(x)，利用公式α＝ln(A₀/A(x))/x＝ln(p₀/p(x))/x可計算得到兩個選定的頻點f₁和f₂上聲吸收系數α(f₁)、α(f₂)；

(2)聲速c采用時差法測量，利用計時器記錄聲波在收發聲探頭之間的傳播時間t，利用公式c＝x/t計算得到兩個選定的頻點f₁和f₂上聲傳播速度c(f₁)和c(f₂)。

3.根據權利要求1所述的一種可激發氣體壓力容器壓強測量方法，其特征是：所述步驟3)利用兩頻點聲測量值合成聲弛豫頻率，具體步驟包括：

(1)根據Kneser經典聲氣體振動弛豫理論，隨聲頻率變化的聲吸收譜μ(f)表示為：

其中，f是聲頻率，λ是聲波長，f_m是聲弛豫頻率，μ_m是聲吸收譜最大值的幅度，α(f)是隨聲頻率變化的聲吸收系數；

(2)兩對超聲探頭在兩個選定的頻點f₁和f₂分別測得聲吸收系數和聲速后，計算得到兩個選定頻點f₁和f₂的聲吸收譜值μ(f₁)、μ(f₂)為：

μ(f₁)＝α(f₁)c(f₁)/f₁，μ(f₂)＝α(f₂)c(f₂)/f₂ (2)

(3)由式(1)和(2)可得到：

聯立式(3)中的兩個等式可得氣體的聲弛豫頻率f_m：

4.根據權利要求1所述的一種可激發氣體壓力容器壓強測量方法，其特征是：所述預先測量氣體壓力容器中氣體在1個標準大氣壓下不同溫度下的聲弛豫頻率值作為查表所需參考值是利用步驟1)-3)的方法在氣體壓力容器中放置的兩對頻率分別為f₁和f₂的超聲探頭以及熱電偶所測得。