基于超声波的管壁厚测量系统
换热器管子内旋转超声检测IRIS技术介绍

换热器管子内旋转超声检测技术肖 雄江苏中宇检测有限公司 江苏省南京市210012摘要:本文主要介绍换热器管子的内旋转(IRIS)超声检测技术,其主要用途是对在役的换热器管子进行壁厚测量,超声波探头通过对中装置在充满水的管子内部以螺旋的方式检测,通过计算机软件的相关处理,得到管子管壁的C扫描、B扫描、D扫描图像,通过分析便可以检测到一些壁厚减薄类的缺陷,包括表面的腐蚀、介质冲刷造成的冲蚀、管子振动造成的表面损伤等,并通过对比涡流检测,让用户更清楚地了解IRIS检测的优缺点,在实际检修过程中合理选择最佳的检测方法。
关键词:换热器管子;IRIS;涡流检测;测厚Heat exchanger tubes IRIS ultrasonic inspection technologyXIAO XiongJiangsu ZhongYu Nondestructive Test Co., Ltd Nanjing 210012 ChinaAbstract: This article introduces a technique based on ultrasonic thickness measuring technology-IRIS (Internal Rotary Inspection System internal rotation detection system). IRIS main purpose is for the heatexchanger tubes wall thickness measurement in service, the ultrasonic probe in centring devicesinside water-filled tube in a spiral manner testing, and processing by computer software, to obtain theimages of C-scan and B-scan and D-scan of the tube wall , image be used by the analysis softwarecan see some defects of wall thinning, including the corrosion of the tube surface, erosion caused bythe erosion medium, the tube surface damage caused by vibration, etc., and by comparing with theeddy current testing, the users can be more clearly understand the advantages and disadvantages ofIRIS testing in the actual need, easy to select different testing methods, to achieve the purposes ofbetter inspection.Key words: heat exchanger tubes; IRIS; eddy current testing; thickness measuring0 引言管式换热器作为一种传统的标准换热设备,在化工、炼油、石油化工、医学工业、动力、电力、核能和其他工业装置中得到普遍采用,特别是在高温高压和大型换热器中相比其它换热器类型的应用上占据绝对优势。
基于超声多普勒方法的管道流量测量研究共3篇

基于超声多普勒方法的管道流量测量研究共3篇基于超声多普勒方法的管道流量测量研究1基于超声多普勒方法的管道流量测量研究管道流量测量是现代工业生产中不可或缺的环节之一。
通常,流量的测量需要用到多种方法,例如机械测量、电磁式测量和超声波测量等。
其中,超声波测量是一种非接触式、无污染、精度高且操作简单的流量测量方法,因此被广泛应用于工业领域中。
本文将着重分析基于超声多普勒方法的管道流量测量研究。
超声多普勒方法测量原理基于多普勒效应。
当流体(如水或气体等)从管道中流过时,会存在不同的速度分布。
如果在管道的一侧放置一个超声传感器,可以通过检测回波和多普勒频移来确定管道内的平均流速。
在此基础上,可以根据不同的管道参数,计算出精确的流量值。
相比于其他方法,超声多普勒方法不仅依赖于管道壁内的垂直组分,还会受到一些外部因素的影响,例如流体涡流、流体的温度、压力、粘度等。
因此,需要对这些因素进行精确的修正,以保证测量结果的准确性。
在实际的管道流量测量中,为了避免误差,需要对测量环境进行精细的控制。
例如,必须确保管道内没有气泡,同时采用合适的管道尺寸和流体流速范围,以最大程度地减小测量误差。
此外,超声多普勒方法还受到各种噪声干扰的影响,例如环境声、机械振动等。
因此,需要采用合适的信号滤波技术来削除这些干扰信号。
超声多普勒方法在管道流量测量中的应用非常广泛。
例如,在化工行业中,测量管道内的流量可以用于调整化工工艺的生产能力和燃料消耗,从而提高生产效率和降低成本。
在环保领域中,管道流量测量可以用于测量废水和废气的排放量,从而控制环境污染。
此外,在石油和天然气行业中,测量管道流量可以用于监测油气生产和输送,从而保障行业的正常运作和安全生产。
总之,基于超声多普勒方法的管道流量测量是一种非常重要的技术手段,具有广阔的应用前景。
尽管存在一些实际应用中的限制,但通过对流体动力学、信号处理和计算方法的优化,相信这种技术将会在未来得到进一步的完善和发展,为各行业的生产和科研提供更加准确、可靠的数据支撑基于超声多普勒方法的管道流量测量技术是一种高精度、非接触式的测量手段,可广泛应用于化工、环保、石油等行业中的流量、场量、速度等参数测量。
《2024年基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》范文

《基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》篇一一、引言在现代电子技术的迅猛发展中,精确测量距离的设备扮演着重要的角色。
随着人类对于生活环境安全性的关注提升,对于各种设备的精度要求也在逐渐加强。
超声波测距技术以其非接触性、高精度、低成本等优点,在众多领域得到了广泛的应用。
本文将详细介绍基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计。
二、系统概述本系统以STM32单片机为核心控制器,结合超声波测距模块,实现对目标物体的精确测距。
系统主要由STM32单片机、超声波测距模块、电源模块、信号处理模块和显示模块等组成。
通过单片机对超声波模块的控制,实现对目标的精确测距,并通过显示模块实时显示测距结果。
三、硬件设计1. STM32单片机:作为系统的核心控制器,负责整个系统的控制与数据处理。
STM32系列单片机具有高性能、低功耗的特点,能够满足系统对于精确度和稳定性的要求。
2. 超声波测距模块:采用高精度的超声波测距传感器,实现对目标物体的距离测量。
通过超声波的发送与接收,实现对目标的距离计算。
3. 电源模块:为系统提供稳定的电源支持,确保系统的正常工作。
电源模块需考虑到功耗问题,以实现系统的长时间运行。
4. 信号处理模块:对超声波测距模块的信号进行滤波、放大等处理,以提高测距的准确性。
5. 显示模块:实时显示测距结果,方便用户观察与操作。
四、软件设计1. 主程序:负责整个系统的控制与数据处理。
主程序通过控制超声波测距模块的发送与接收,获取目标物体的距离信息,并通过显示模块实时显示。
2. 超声波测距模块控制程序:控制超声波的发送与接收,实现对目标物体的距离测量。
通过计算超声波的发送与接收时间差,计算出目标物体的距离。
3. 数据处理程序:对获取的测距数据进行处理,包括滤波、计算等操作,以提高测距的准确性。
4. 显示程序:将处理后的测距结果显示在显示模块上,方便用户观察与操作。
五、系统实现1. 通过STM32单片机的GPIO口控制超声波测距模块的发送与接收,实现超声波的发送与接收功能。
01-4 无损检测技术及其应用--旋转超声检测技术(IRIS)

--超声内旋转检测系统
(IRIS,Internal Rotary Inspection System)
中国特种设备检测研究院
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IRIS原理 IRIS特点
检测实例
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IRIS原理 IRIS特点
检测实例
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1、IRIS原理
原理: 基于脉冲回波检测法,换能器激发一个高频脉冲在水中产生超声波,一 个反射镜将超声波反射成沿管子内径径向入射的波束,在管子内外表面 都会反射回来的一个回波,内表面回波与外表面回波的时间和波幅经系 统数字化处理后,通过计算就可以得到管子内径、外径和壁厚。
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2、IRIS特点
特点: 超声内旋转检测系统(Internal Rotary Inspection System)用于在 用换热器管子的检测,可以检测铁磁性、非铁磁性、非金属材料,不受 材料电导率或磁导率的影响,能精确测量管子的内径及壁厚,能提供管 子腐蚀和裂纹的准确位置,能实时显示其横截面图(B扫描) 、管壁展开 图(C扫描),以及管子纵向截面图(D扫描)。
换热管内旋转超声检测技术

换热管 内旋转 超声检测技术
肖 雄
( 江苏中宇检测有限公司 , 江苏 南京
2 1 0 0 1 2 )
摘 要: 主要介绍测量换热管厚度( 受腐蚀 、 冲蚀等损伤) 的一项超声检测技术—— 内旋转检测系统 ( I R I S ) , 其主要用途是对在役的换热管进行壁厚测量, 超声波探头通过对中装置在充满水的管子 内
中图分类号 : T H 8 6 ; T B 5 5 3 文献标识码 : B 文章编号 : 1 0 0 1 — 4 8 3 7 ( 2 0 1 3 ) 0 9— 0 0 印 一 0 5
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 1 — 4 8 3 7 . 2 0 1 3 . 0 9 . 0 0 9
me ho t d s, t o a c h i e v e t h e pu po r s e s o f b e t t e r i n s p e c t i o n.
基于stm32的超声波测距系统

基于stm32的超声波测距系统相比于传统的单片机,STM32单片机具有更高的时间测量分辨率,其主频与定时器频率高达72MHz,且该单片机在开启定时器的同时,会启动PWM通道驱动超声波发射器和通道捕捉回波信号,提高了测量的精度和准确性。
超声波测距是一种典型的非接触测量方式,在不同的传播介质中具有不同的传播速度其系统结构简单、成本低。
只有了解超声波测距的原理、了解STM32单片机才能设计出性能良好的STM32单片机的高精度超声波测距系统。
超声波测距的原理及检测方法超声波检测技术是基于非接触测量方式而逐渐发展起来的一门技术,这种非接触测量方式会经常出现在材料学、电子科学、测量学等学科当中。
超声波的产生是通过机械振动而得到,其传播速庶会随着传播介质的变化而变化。
超声波测距的实现主要是通过超声波的产生、传播与接收回波这三个主要过程。
目前,声波幅值检测法、渡越时间检测法和相位检测法是超声波测距的三种主要检测方法。
声波幅值检测法,容易受到传播介质的干扰,所以其测量精度较差。
渡越时间检测法,与其他两种检测方法相比,成本较低,测量范围较广,且实现简单,因此本文高精度超声波测距系统的设计决定采用渡越时间检测法。
相位检测法,在实际测量过程中,其测量精度要高于其他两种检测方法,但测量范围具有一定的局限性田。
STM32单片机的高精度超声波测距系统设计一、系统组成STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计主要由STM32 单片机、超声波发射电路、接受电路、补偿电路和软件等构成。
该系统将STM32单片机作为整个系统的核心,通过协调各部分电路工作,进而实现高精度的超声波测距口。
二、系统硬件设计1.超声波发射电路超声波发射电路两个最主要的组成部分就是超声波探头和超声波激励电路。
超声波探头不仅是超声波发射电路的一个重要组成部分,更是整个超声波测距系统的重要组成部分。
它是超声波测距系统中用以发射或接受超声波信号的主要器件。
超声波激励电路的基本工作原理是首先利用相应的机理信号对一特定形式的电压进行处理之后,将其加载到超声波探头上,然后再通过超声波探头压电晶片将其自身所具有的电能转化为超声波信号图。
基于超声波传感器的测距系统设计课程设计说明书(可编辑)

基于超声波传感器的测距系统设计课程设计说明书课程设计说明书成绩题目基于超声波传感器的测距系统设计课程名称检测技术及系统课程设计1.课程设计应达到的目的通过对本课程的设计,使学生掌握常见被测量的检测原理、方法和技术,了解国内外对这些工程量进行测控的系统组建原理,通过对检测系统的设计与分析,增强学生理解和运用所学知识来解决实际问题的能力,逐步掌握根据具体测控要求、性能指标设计出先进测控系统的方法和技术。
2.课程设计题目及要求题目:基于超声波传感器的测距系统设计要求:(1)测距范围:0~200mm,测距精度:±1mm;(2)根据题意,明确测距系统性能指标及系统能完成的功能;(3)根据系统要求,选择合适的传感器;(4)设计传感器测量电路;(5)选择单片机的品种、型号,设计单片机的外围测量电路;(6)计算有关的电路参数,有条件的情况下,根据实验室现有设备进行实验数据的测取,明确测量电路输出与被测非电量的关系;(7)画出系统原理框图(此部分放在说明书的开始);(8)画出系统电路图,最好用PROTEL画;(9)在说明书中详细说明本系统工作原理。
3.课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕给出设计说明书一份;有条件的情况下尽量给出必要的实验数据;在说明书中附上完整的系统电路原理图(手画或用PROTEL画)。
4.主要参考文献李现明,吴皓编著.自动检测技术.北京:机械工业出版社,2009徐仁贵.单片微型计算机应用技术.北京:机械工业出版社.2001陈爱弟.Protel99实用培训教程.北京:人民邮电出版社.20005.课程设计进度安排起止日期工作内容13年6月3日布置设计任务,熟悉课题,查找资料;13年6月4日结合测控对象,选择合适的传感器,理解传感器性能;13年6月5日做实验,设计传感器测量电路,选择合适的单片机,设计其外围电路;13年6月6日设计电路参数,有条件情况下,在实验室进行实验,进一步理解测量电路输入输出关系;13年6月7日继续设计论证电路参数,完善系统设计方案;13年6月8日查找资料,理解系统各部分工作原理;13年6月9日理清系统说明要点,着手设计说明书的书写;13年6月13日书写设计说明书,充分理解系统每一部分作用;13年6月14日上午完善设计说明书,准备设计答辩。
管材壁厚测量方法

管材壁厚测量方法
管材壁厚测量是用来检验管材壁厚关键特征值的一种重要方法。
它既可应用于检测质量,也可用于评估材料性能。
不仅管材壁厚的几何形状影响着管件的健康应用,而且壁厚的均匀性也是管件的使用性能的一个重要指标。
一般来说,有两种常见的管材壁厚测量技术:辐射检测和磁检测。
辐射检测的基本原理是通过检测管道内的辐射层来测量壁厚。
它包括X射线成像技术、热成像技术、超声波技术等。
辐射检测具有准确性高、测量范围广等优点。
磁检测技术基于磁田强度的变化来测量管道壁厚。
它包括永磁增强磁检测法、磁继电率检测法、磁相关检测法、磁差检测法等。
这种技术特别适用于测量铁磁性材料,抗侧壁厚测量精度较高,抗误差程度较高,并且适合在危险的环境中运行测量系统。
管材壁厚测量方法在工程实践中有着重要的地位,检测设备必须遵循技术规范,并根据现场工况和管件的要求,确定测量工艺的正确性。
首先,使用吸引器将测量装置固定在管道上,并确保测量装置的正确位置。
然后,根据设备和测量装置的使用说明,进行测量数据的采集,并拍摄照片作为测量数据的补充。
最后,通过计算和分析测量结果,给出最终测量意见。
管材壁厚的测量精度是管件钝化处理的一个重要参数,在批量生产和质量保证上有重要的意义。
它需要行业内技术人员严格按照安全操作流程,精心维护相关设备,准确控制影响精度的参数,以努力达到较高精度和稳定性。
此外还应加强风险认识,针对现场情况选择正确的技术指标和操作流程,有效保证管材壁厚测量的正确性、有效性和准确性。
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Ultrasonic - based wall thickness measurement system
Abstract
With the continuous progress of industrial manufacturing technology in recent years, the demand for fine parts parts is growing rapidly. It is used in oil exploration, iron and steel industry, medical industry, transportation industry, aerospace industry, nuclear industry, machinery manufacturing industry, shipbuilding industry, Manufacturing industry and other fields continue to expand. And the industrial accuracy of the thickness of many parts in the case of non-damage is a very important issue. For example, the ship's shell, various types of high-temperature and high-pressure vessels and pipes in the atomic energy industry and other parts, in the application due to erosion will make the wall thickness changes, so regular inspection to prevent accidents is necessary. In the use of oil pipes, due to the erosion of oil, some parts of the pipeline will become very weak, if the accident occurred, the consequences can not imagine.
(3)筛选研究出处理测厚信号的方法
(4)使用MATLAB,导入收集的数据后进行波形分析,根据推导出的公式和有关参数计算管壁厚度并与实际测量的厚度进行比较,进行误差分析。
2超声波测厚原理及算法
2.1超声波测厚的原理
2.1.1超声波的特性
超声波是一种频率高于两万赫兹的声波,它的产生是由于机械振动。振动是指物体在某特定范围的位置附近的反复运动,振动是波动产生的源泉,波动是振动的传播过程。因而只有高频率的机械振动作为生源配合弹性介质才能产生超声波并传播出去。超声波的传播包括两个方面,一方面是能量的传播,另一方面是振动状态的传播。超声波还具有很多的特性,正是因为这些特性才使得超声波被广泛应用于无损检测等领域,具体特性如下:
In this paper, ultrasonic damage detection method with precise positioning and high sensitivity is adopted, and wavelet transform is used in the study of wall thickness measurement. The main tasks are as follows:
KeyWords:Nondestructive testing,Ultrasonic,Measure the thickness,Wavelet transform
1绪论
1.1本课题的研究背景及意义
1.1.1超声波检测技术的背景
近几年来由于无损检测技术的不断发展使得超声高频反射技术已经引起了各行各业的广泛关注。因为超声波能够穿透非常多的部件,所以可以运用超声波检测技术让这些部件内部构造的特征轻易呈现。超声检测技术其实就是把无形的东西转换成可以识别的图形,进而使部件内部的结构特征信息能够让人们通过图形观察出来。
(1)在液体和固体介质中可以传输相当长的距离(虽然它在气体中衰减很快);
(2)超声波能量的主要部分在传输时有明确的方向性;
(3)一般,超声波在一定介质中传输时速度不变;
(4)超声波传输通过不同材料界面时,可能会改变其振动模式。
2.1.2超声波的反射、透射和折射特性
超声波的方向性很强,在传播的过程中碰到物体会发生折射和反射现象。恰恰是超声波的这个特性才让他广泛应用于无损检测当中。所以为了能够搞清楚超声波测量厚度的原理,首先应该掌握它的折射、反射和透射性质。
超声波检测的方法目前有许多,主要是通过判断不同的检测材质来选择合适的方法,主要分为穿透法、脉冲反射法和反射板法。除了上述所说的方法,还出现了很多新技术也开始被广泛使用,例如:ALOK成像技术也叫作振幅传输时间轨迹法,颜色效应的液晶显示超声全息法等等,这些方法都可以应用在管壁厚测量中。
虽然方法多种多样,但是无论哪一种方法都是对被测物体进行某种形式的信号作用,然后对回波信号进行分析处理来确定被测物体的各种信息,最重要的步骤就是采集回波信号并进行处理分析。带有被物体特征信息的返回信号波形与众多因素都有关系,最显著的就是波形的大小形状,除外还有实验硬件的影响,例如:耦合剂的性质、换能器的条件与性质、换能器的所处位置等等。所以想直接提取特征信息是十分困难的。随着科技的发展,小波变换、视频变换等技术与新概念的推广和应用,超声检测中对信号的处理也有了无限的可能。
1.2论文的主要任务
研究基于超声波对于管壁厚测量的具体方法,推导出用于计算的公式。进行相关实验操作,测量管壁厚度信息,运用仿真软件对试验所的信号进行处理分析,通过推导出的公式计算厚度并与实际测量的厚度进行比较。基本要求如下:
(1)研究超声波测量管壁厚度的具体措施;
(2)进行具体实验,完成管壁厚信号的收集;
(2)超声波的Leabharlann 射特性超声波在传输过程中非垂直角度射入不同介质分界处时则会发生反射和折射现象,如果第二种介质是固体,则透射波会进行波形变换,分离出折射横波和折射纵波。如图2.1所示,T代表横波,L代表纵波, 代表横波折射角, 代表纵波折射角, 代表纵波反射角, 代表横波反射角, 为纵波入射角。如图2.2。超声波的入射角和折射角满足式(2.1)关系:
The ultrasonic testing technology is researched and explored. Through the experiment of small diameter pipe and the principle of pulse reflection type ultrasonic detection, the specific method of measurement is analyzed and the formula of thickness calculation is deduced. The frequency distribution of the echo signal was determined by using the Matlab7.0 software. The multi-resolution analysis and wavelet singularity detection of the echo signal were carried out by using the wavelet function and wavelet decomposition layer. The signal is calculated to calculate the thickness. Experiments show that the measurement results are consistent with the actual.
超声波是频率 KHz以上的声波,超声波的方向性非常好,波长 比大部分声波短,且能穿透非常多的物质,且在相同均匀介质中的波速是常数。但是在不同介质间传播时分界处会造成反射。正是由于这些特性,超声波被广泛运用于厚度测量、金属损坏检测、距离测量、内腔尺寸测量,并在无损检测与评价、航空业、钢铁铸造业、造船业、运输业、医学诊断等行业发挥着极其重要的作用。超声检测不仅费用低、操作简单而且对人体无害。因而,超声检测技术在世界各国都有广泛应用并且很快发展成为了常规检测技术之一。
对于超声检测技术的研究开始于近代,最早能够追溯到上世纪20年代。前苏联著名科学家萨卡洛夫(S.J.Sokolov)可以称得上是超声检测技术的奠基人,正是由于他世最早做出了非常多的创新与探索,才为超声技术的发展创造了非常好的开端。之后由于混乱的社会因素,超声检测技术一直没有好的发展机会。从上世纪60年代末开始,计算机科学技术以及信号与信息处理技术迎来了一个飞度发展的时期,超声检测技术也进入了黄金发展期。上世纪70年代开始又经过无数科学家的努力又逐渐出现了很多可靠和优良的方法,特别是在医学诊断领域打开了新世界的大门开始担任重要角色,并且在工业材料检测中的应用也开始萌芽。
(1)超声波的反射和透射特性
当超声波在传输过程中垂直射入物质分界面时,会有一部分直接穿透平面继续沿原路线传播,剩下的部分则被反射回去,这就是超声波的反射和透射特性。如图2.1所示。
图2.1声波在平面界面上垂直入射时的反射和透射情况
反射系数决定了反射部分的声强相对大小,透射系数决定了透射部分的声强相对大小。这两个系数共同决定了耦合程度的好坏,透射系数无限接近1的同时反射系数无限接近0时则认为耦合程度好,反过来耦合程度差。例如某种非气体介质在与气体介质相接触时,反射系数几乎为1但是透射系数却几乎为0;通常情况下两种固体物质相接触,其间还会夹杂着一层气体,除非做到了光学精度接触面处理的极其光滑,所以透射系数还是非常接近0。这时就需要运用耦合剂来处理这种情况,使得固体物质间的声波传输能够更为精准[3]。