1.基于lamb波离面能量特性的液位标定方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)建立单侧液体负载时储液罐罐壁对应的lamb波频散方程;
2)根据lamb波频散方程确定lamb波在不同模态下的相速度频散曲线;
3)根据lamb波频散方程确定lamb波在不同模态下的波结构曲线,根据lamb波在不同模态下的波结构曲线确定lamb波离面位移最大的模态;
4)根据步骤2)中的lamb波在不同模态下的相速度频散曲线以及步骤3)中的lamb波离面位移最大的模态确定目标模态的入射角;
5)将目标模态的入射角作为探头的入射角在储液罐警戒线对应的外壁位置放置探头;
6)根据探头接收到的超声信号能量对储液罐进行液位标定;
所述步骤1)中lamb波频散方程为:
式中,q为lamb波中的横波位移势中垂直于波传播方向的波数分量,1/m;p为lamb波中的纵波位移势中垂直于波传播方向的波数分量,1/m;ξ为复波数,1/m;h为储液罐侧壁厚度
3 3
的1/2,m;i为虚数单位,无量纲;ρ为储液罐密度,kg/m ;ρ1为空气的密度,kg/m;ρ2为储液罐3
中液体的密度,kg/m;p1为lamb波在空气中纵波位移势中垂直于波传播方向的波数分量,1/m;p2为lamb波在液体中纵波位移势中垂直于波传播方向的波数分量,1/m;ω为lamb波的角频率,rad/s;vs为储液罐横波速度,m/s。
2.如权利要求1所述的基于lamb波离面能量特性的液位标定方法,其特征在于,所述步骤4)具体为:依据步骤3)中lamb波离面位移最大的模态,对照步骤2)中的lamb波在不同模态下的相速度频散曲线,根据斯奈尔定律调整入射角θ,确定目标模态的入射角,激发出对应模态的lamb波。
3.如权利要求2所述的基于lamb波离面能量特性的液位标定方法,其特征在于,所述激发出对应模态的lamb波的条件为:式中,CL为探头的透射过楔块后对应的纵波传播速度;C为对应模态的lamb的相速度,θ为入射角。
4.如权利要求2所述的基于lamb波离面能量特性的液位标定方法,其特征在于,所述步骤6)中液位标定的具体过程为:令门限值Δ=(E1+E2)/2,若E>Δ,则液位在储液罐的警戒线之下;若E<Δ,则液位在储液罐的警戒线之上;若E=Δ,则液位在储液罐的警戒线位置;
其中,E1为标定的储液罐中无液体时探头接收的超声信号能量;E2为标定的储液罐中充满液体时探头接收的超声信号能量;E为探头接收到的待测超声信号能量。
5.如权利要求4所述的基于lamb波离面能量特性的液位标定方法,其特征在于,所述E1和E2的标定过程为:当储液罐中无液体时,将探头水平放置在储液罐标定位置对应的外壁上,向储液罐中不断地加入液体,当探头接收到的超声信号能量开始变化时,记录此时的超声信号能量为E1,继续加入液体,直至探头接收到的超声信号能量不再变化,记录此时的超声信号能量为E2。