Прецизійне ультразвукове вимірювання рівня рідини через «товсту» сталеву стінку

Автор(и)

  • Valeriy K. Bohushevych Державна установа «Відділення гідроакустики Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України» http://orcid.org/0000-0002-8360-0065
  • Lidia M. Zamarenova Державна установа «Відділення гідроакустики Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України» http://orcid.org/0000-0003-1538-0176
  • Hlib M. Kotov Державна установа «Відділення гідроакустики Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України» http://orcid.org/0000-0002-1655-744X
  • Mihailo I. Skipa Державна установа «Відділення гідроакустики Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України» http://orcid.org/0000-0002-8360-0065

DOI:

https://doi.org/10.20535/2523-4455.mea.209689

Ключові слова:

вимірювання рівня через стінку, акустичний метод, хвилі Лемба, кореляційно-фазовий прийом, поширення хвиль, спотворення фази сигналу

Анотація

Розглядаються питання вимірювання рівня рідини через «товсту» сталеву стінку. При вимірюванні рівня за часом поширення сигналу найкращу точність забезпечує кореляційно-фазовий прийом складних сигналів. Але при проходженні таких сигналів через «товсту» стінку руйнується їх фазова структура, що пов'язано з хвилями Лемба вищого порядку. При вирішенні задачі сигнал, що приймається, представляється як сума сигналу, який пройшов через стінку та шар рідини, сигналів коливань товщинних резонансів поздовжніх і поперечних хвиль і сигналу нерезонансних коливань, що поширюються в стінці. Запропоновано оцінювання спотворень сигналу, що приймається, за його спектрами та методика формування оптимальних зондуючих сигналів. Експерименти на «товстій», 14,5 мм, сталевій стінці показали, що при використанні оптимальних сигналів для трьох діапазонів частот, 593–790, 395–593 і 197–395 кГц, похибка вимірювання часу не перевищила 1 мкс, а значення коефіцієнта фазової кореляції склали 0,84–0,92, 0,78–0,90 і 0,45–0,65, відповідно.

Біографії авторів

Valeriy K. Bohushevych, Державна установа «Відділення гідроакустики Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України»

researcher

Lidia M. Zamarenova, Державна установа «Відділення гідроакустики Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України»

researcher

Hlib M. Kotov, Державна установа «Відділення гідроакустики Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України»

leading engineer

Mihailo I. Skipa, Державна установа «Відділення гідроакустики Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України»

Ph.D. in Engineering sciences, senior researcher

Посилання

V. K. Bohushevych, L. M. Zamarenova, G. M. Kotov, M. I. Skipa, “Precizionnye ul’trazvukovye izmeriteli urovnya zhidkosti v zakrytyh rezervuarah [Precision Ultrasonic Meters of Fluid Level in Sealed Containers]”, Mikrosystemy, elektronika ta akustyka., vol. 24, no. 1, pp. 61–69, 2019, DOI: 10.20535/2523-4455.2019.24.1.160991.

Urovnemer ul’trazvukovoj portativnyj UUP1-P1. Rukovodstvo po ekspluatacii, Kyiv OOO ND Ltd [Portable ultrasonic level gauge UUP1-P1. Operations manual, Kyiv, ND, Ltd], [Online]. Available: http://www.eriskip.ru/disc/pdf/UUP1P1.pdf. Accessed on: April 18, 2017.

Urovnemer ul’trazvukovoj perenosnoj UZUM-2-P. Rukovodstvo po ekspluatacii, S.-Peterburg, ZAO “SPEK” [Portable ultrasonic level gauge UZUM-2-P. Operations manual, S.-Peterburg, “SPEK”, JSC], [Online]. Available: http://spec.ru/files/catalog_ files/846079.pdf. Accessed on: May 30, 2017.

Texas Instruments. TDC 1000, [Online]. Available: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tdc1000.pdf. Accessed on: July 7, 2017.

Avtomatizirovannyj ul’trazvukovoj urovnemer AUZUR-02, N. Novgorod [Automated ultrasonic level gauge AUZUR-02, N. Novgorod], [Online]. Available: http://www.vvgnn.com/ data/pages/files/file.1323775818.pdf. Accessed on: May 30, 2017.

Urovnemer-analizator Analik-M. Rukovodstvo po ekspluatacii, Kyiv, OOO “NPF “UAT” [Level meter-analyzer Analiq-M. Operations manual, Kyiv, “NPF “UAT”, Ltd], [Online]. Available: http://npfuet.com.ua/Analiq_manual.pdf Accessed on: May 17, 2013.

B. J. Tucker, A. A. Diaz, and B. A. Eckenrode, “Advanced ultrasonic measurement methodology for non-invasive interrogation and identification of fluids in sealed containers”, in Proc. of SPIE, vol. 6178, pp. 61780K-1–61780K-12, 2006. DOI: 10.1117/12.660439.

I. A. Viktorov, Zvukovye poverhnostnye volny v tverdyh telah [Sound Surface Waves in Solids], Moscow, USSR, Nauka, 1981.

V. T. Grinchenko, V. V. Meleshko, Garmonicheskie kolebaniya i volny v uprugih telah [Harmonic Vibrations and Waves in Elastic Solids], Kyiv, Naukova dumka, 1981.

Z. Nazarchuk, V. Skalskyi, O. Serhiyenko, Acoustic Emission: Methodology and application, Springer International Publishing AG 2017, ISNB: 978-3-319-49348-0, DOI: 10.1007/978-3-319-49350-3.

C. Prada, D. Clorennec, D. Royer, “Local vibration of an elastic plate and zero-group velocity Lamb modes”, Journ. Acoust. Soc. Amer., vol. 124, no. 1, pp. 203–212, 2008, DOI: 10.1121/1/2918543.

L. G. Merkulov, “Zatuhanie normal’nyh voln v plastinah, nahodyashchihsya v zhidkosti [Attenuation of Normal Waves in Plates Situated in Fluid]”, Akust. Zhurn., vol. 10, no. 2, pp. 206–212, 1964.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-28

Як цитувати

Bohushevych, V. K., Zamarenova, L. M., Kotov, H. M., & Skipa, M. I. (2020). Прецизійне ультразвукове вимірювання рівня рідини через «товсту» сталеву стінку. Мікросистеми, Електроніка та Акустика, 25(3), 56–68. https://doi.org/10.20535/2523-4455.mea.209689

Номер

Розділ

Акустичні прилади та системи