Ảnh hưởng của hơi nước và bụi trong phép đo siêu âm

- 9 CHƢƠNG 1: Tìm hiểu chung các phƣơng pháp đo sử dụng cảm biến siêu âm.
- 10 1.1 Nguyên lý chung của phƣơng pháp siêu âm.
- 10 1.1.1 Siêu âm và áp điện.
- 10 1.1.2 Nguyên lý của phƣơng pháp đo siêu âm.
- 11 1.2 Các ứng dụng sử dụng phƣơng pháp đo siêu âm.
- 22 2.1.1 Khái niệm hơi nƣớc và độ ẩm.
- 24 2.2 Tổng quan các yếu tố ảnh hƣởng đến phép đo siêu âm.
- 24 2.3 Ảnh hƣởng của nồng độ CO2 đến hoạt động của cảm biến siêu âm trong phạm vi milimet.
- 26 2.4 Ảnh hƣởng của nhiệt độ và độ ẩm đến vận tốc âm thanh và sự hấp thụ âm thanh trong không khí.
- 31 2.4.2 Ảnh hƣởng của độ ẩm tƣơng đối đến vận tốc âm thanh.
- 34 2.4.3 Ảnh hƣởng kết hợp của độ ẩm tƣơng đối và nhiệt độ đến vận tốc âm thanh.
- 37 3 2.4.4 Ảnh hƣởng của độ ẩm liên quan tới sự hấp thụ âm thanh trong không khí.
- 46 CHƢƠNG 3: Nghiên cứu ảnh hƣởng của hơi nƣớc và bụi trong phép đo siêu âm.
- 47 3.1.1 Thiết bị đo vận tốc, lƣu lƣợng khí siêu âm.
- 47 3.1.2 Tính toán mức hấp thụ âm thanh trong không khí đối với thiết bị do độ ẩm tƣơng đối gây ra.
- 52 3.2 Ảnh hƣởng của độ ẩm tƣơng đối đến cảm biến siêu âm và toàn bộ hệ đo siêu âm.
- 57 3.2.1 Xác định mức suy hao tín hiệu do độ ẩm tƣơng đối từ 50% đến 85.
- 57 3.2.2 Xác định mức suy hao tín hiệu do độ ẩm tƣơng đối từ 85% đến 99.
- 62 3.2.3 Tổng hợp ảnh hƣởng do độ ẩm tƣơng đối từ 50% đến 99% đến toàn bộ hệ đo siêu âm.
- 69 3.3 Ảnh hƣởng của bụi đến cảm biến siêu âm và toàn bộ hệ đo siêu âm.
- 3 Nguyên lý đo khoảng cách sử dụng phƣơng pháp siêu âm.
- 4 Hệ đo khoảng cách sử dụng modul siêu âm SRF04 đơn giản.
- 5 Cấu trúc ống đo lƣu lƣợng bằng siêu âm.
- 8 Các ứng dụng cần thiết bị đo vận tốc và lƣu lƣợng khí siêu âm.
- 9 Thiết bị đo vận tốc gió và đo lƣu lƣợng khí trong đƣờng ống sử dụng phƣơng pháp siêu âm.
- 1 Nguyên tắc hoạt động của một cảm biến siêu âm.
- 6 Tỷ lệ phần trăm thay đổi vận tốc âm thanh theo độ ẩm tƣơng đối nhƣ là một hàm số của nhiệt độ.
- 8 Mức hấp thụ âm thanh dB/1000 ft (300 m) theo độ ẩm tƣơng đối nhƣ là một hàm số của tần số ở 20°C (68°F.
- 9 Mức hấp thụ âm thanh dB/km theo độ ẩm tƣơng đối nhƣ là một hàm số của tần số ở 20°C (68 ° F.
- 1 Hình ảnh tổng thể thiết bị đo lƣu lƣợng khí siêu âm.
- 2 Vị trí cảm biến siêu âm và cảm biến nhiệt độ đƣợc lắp đặt phía trong.
- 9 Mức độ suy hao âm thanh trong không khí (1m) theo độ ẩm tƣơng đối ở 20°C.
- 10 Mức độ suy hao âm thanh trong không khí (30m) theo độ ẩm tƣơng đối ở 20°C ở các tần số khác nhau.
- 11 Mức độ suy hao âm thanh trong không khí theo độ ẩm tƣơng đối ở 20°C tính cho thiết bị.
- 14 Thiết bị đo độ ẩm HTC – 1.
- 18 Các giá trị độ ẩm đo đƣợc trong thí nghiệm 3.1.
- 19 Dạng tín hiệu thu đƣợc tại đầu thu cảm biến siêu âm.
- 21 Độ ẩm trong thí nghiệm đạt đƣợc đến 99.
- 22 Biểu đồ liên hệ biên độ tín hiệu và độ ẩm tƣơng đối từ 85% đến 99.
- 25 Biểu đồ liên hệ biên độ tín hiệu và độ ẩm tƣơng đối từ 80% đến 99.
- 26 Biểu đồ liên hệ biên độ tín hiệu và độ ẩm tƣơng đối từ 50% đến 99.
- 3 Tổng tỷ lệ phần trăm tăng vận tốc âm thanh (bắt đầu từ 0°C) do nhiệt độ và độ ẩm kết hợp.
- 4 Tổng mức hấp thụ âm thanh dB/1000 ft (300 m) theo độ ẩm tƣơng đối nhƣ là một hàm số của tần số ở 20°C (68°F.
- 5 Tổng mức hấp thụ âm thanh dB / km theo độ ẩm tƣơng đối nhƣ là một hàm số của tần số ở 20°C (68°F.
- 6 Mức hấp thụ âm thanh trong dB/1000ft (300 m) theo độ ẩm tƣơng đối nhƣ là một hàm của tần số ở 20°C (68°F.
- 7 Mức hấp thụ âm thanh trong dB/km do độ ẩm tƣơng đối nhƣ là một hàm của tần số ở 20°C (68°F.
- 1 Mức độ suy hao âm thanh dB trong không khí phụ thuộc vào độ ẩm 20°C.
- 2 Biên độ tín hiệu phần lớn nhất và độ ẩm tƣơng đối tƣơng ứng từ 50% đến 85.
- 3 Biên độ tín hiệu phần lớn nhất và độ ẩm tƣơng đối tƣơng ứng từ 85% đến 99.
- 4 Biên độ tín hiệu phần lớn nhất và độ ẩm tƣơng đối tƣơng ứng từ 80% đến 99% quãng cách 1.
- Hình 1.1 cho thấy dải tần số của sóng siêu âm (Ultrasound).
- Những thay đổi về vận tốc và ảnh hƣởng của chúng gây ảnh hƣởng đến phép đo lƣu lƣợng khí siêu âm.
- Vì vậy việc khảo sát ảnh hƣởng của hơi nƣớc và bụi trong phép đo siêu âm là rất cần thiết.
- Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu “Ảnh hƣởng của hơi nƣớc và bụi trong phép đo siêu âm”.
- Luận văn tiến hành khảo sát trên cảm biến siêu âm hoạt động trong không khí với tần số 40kHz.
- Từ các tìm hiểu tổng quan thực tế, hơi nƣớc và bụi có thể gây ảnh hƣởng đến phép đo siêu âm.
- Luận văn xác định mục tiêu là nghiên cứu “Ảnh hƣởng của hơi nƣớc và bụi trong phép đo siêu âm”, tiến hành khảo sát trên cảm biến siêu âm tần số hoạt động 40kHz.
- (2.1) Trong đó: AH là độ ẩm tuyệt đối.
- Thƣờng đƣợc gọi là "độ ẩm".
- 100% (2.2) Trong đó: RH là độ ẩm tƣơng đối.
- Ở nhiệt độ không khí cao hơn, vận tốc âm thanh tăng lên nhanh hơn khi độ ẩm tăng lên nhƣng vẫn không quá 0,35%.
- g, Thành phân hóa học của khí Đối với các cảm biến siêu âm đƣợc thiết kế để hoạt động trong không khí.
- Một cách khác là sử dụng một cảm biến siêu âm thay vì hai cảm biến.
- Hiện nay cảm biến siêu âm cũng đã đƣợc sử dụng để trợ giúp ngƣời khuyết tật.
- Các cảm biến siêu âm có tần số hoạt động 40kHz có bƣớc sóng trong phạm vi milimet.
- Nhƣng khi muốn nâng cao độ chính xác của cảm biến siêu âm trong phạm vi milimet thì nhất định phải xét đến ảnh hƣởng của độ ẩm.
- Bộ cảm biến siêu âm phổ biến rộng rãi là SRF-04.
- Độ ẩm cũng ảnh hƣởng đến mật độ, làm thay đổi vận tốc của âm thanh.
- Khảo sát này đề cập đến những ảnh hƣởng của độ ẩm đến vận tốc âm thanh.
- Độ ẩm ảnh hƣởng đến mật độ không khí, do đó từ phƣơng trình (2.5), nó ảnh hƣởng đến vận tốc âm thanh trong không khí.
- Độ ẩm đồng thời cũng khiến tỷ lệ nhiệt đặc hiệu giảm, khiến vận tốc âm thanh giảm xuống.
- Không có bảng giá trị thể hiện sự thay đổi của vận tốc âm thanh do độ ẩm.
- Bởi vậy công thức cần đƣợc bổ sung để bao gồm cả các ảnh hƣởng của độ ẩm (hơi nƣớc) tới vận tốc âm thanh.
- Hình 2.6 cho thấy tỷ lệ phần trăm tăng vận tốc âm thanh gây ra bởi độ ẩm tƣơng đối.
- 6 Tỷ lệ phần trăm thay đổi vận tốc âm thanh theo độ ẩm tương đối như là một hàm số của nhiệt độ Bảng 2.
- Dữ liệu đƣợc tóm tắt trong bảng và đồ thị để làm nổi bật ảnh hƣởng của việc thay đổi độ ẩm tƣơng đối tới hiện tƣợng hấp thụ âm thanh trong không khí.
- Nó bao gồm ảnh hƣởng của tần số, nhiệt độ và độ ẩm [5].
- Bởi vậy hƣớng nghiên cứu trong luận văn sẽ tập trung vào ảnh hƣởng của hơi nƣớc và bụi đối với cảm biến siêu âm và toàn bộ hệ đo siêu âm.
- Đƣa cảm biến siêu âm và toàn bộ hệ đo siêu âm vào môi trƣờng có thể thay đổi độ ẩm tƣơng đối để tiến hành khảo sát ảnh hƣởng đến phép đo siêu âm.
- Tích tụ bụi trên cảm biến siêu âm, thay đổi định lƣợng bụi tích tụ trên cảm biến để tiến hành khảo sát ảnh hƣởng đến phép đo siêu âm.
- Hệ thí nghiệm có thể thay đổi đƣợc độ ẩm tƣơng đối từ 50% đến 99.
- Hình 3.1 dƣới đây là hình ảnh tổng thể của thiết bị sử dụng phƣơng pháp siêu âm để đo vận tốc và lƣu lƣợng khí: Hình 3.
- Vị trí lắp đặt đầu cảm biến siêu âm và đầu cảm biến nhiệt độ.
- 1 Mức độ suy hao âm thanh dB trong không khí phụ thuộc vào độ ẩm 20°C Độ ẩm.
- dB/m dB/30m dB/16cm (thiết bị Độ ẩm.
- 11 Mức độ suy hao âm thanh trong không khí theo độ ẩm tương đối ở 20°C tính cho thiết bị Nhƣ vậy ta có đẳng thức.
- Đây là mức giảm thấp và không gây ảnh hƣởng đến phép đo siêu âm.
- Độ ẩm không gây ảnh hƣởng đến phép đo trong phạm vi từ 50% đến 85%.
- Với biên độ tín hiệu nhận đƣợc ở đầu thu thấp nhƣ vậy, phép đo siêu âm không thể thực hiện đƣợc.
- Biên độ (mV Tình trạng hoạt động Bình thƣờng Độ ẩm.
- Biên độ bắt đầu giảm từ độ ẩm 88%.
- Từ độ ẩm 97% trở lên, gần nhƣ không thu đƣợc tín hiệu từ đầu thu của cảm biến siêu âm.
- Thiết bị vẫn có thể hoạt động ở độ ẩm dƣới 90%.
- Độ ẩm tương đối mà hệ đo siêu âm hoạt động tốt.
- Thí nghiệm dƣới đây xin trình bày ảnh hƣởng của bụi đến hoạt động của cảm biến siêu âm.
- Định lượng bụi mà hệ đo siêu âm hoạt động tốt.
- Khảo sát ảnh hƣởng của độ ẩm tƣơng đối đến cảm biến siêu âm và toàn bộ hệ đo siêu âm sử dụng cảm biến TCT40 với tần số hoạt động 40kHz.
- Khảo sát ảnh hƣởng của bụi tích tụ đến cảm biến siêu âm và toàn bộ hệ đo siêu âm sử dụng cảm biến TCT40 với tần số hoạt động 40kHz.
- Xác định đƣợc khoảng độ ẩm tƣơng đối mà cảm biến TCT40 và thiết bị có thể hoạt động tốt.
- Tiến hành khảo sát trên các loại cảm biến siêu âm khác, với các tần số hoạt động khác trong hệ đo lƣu lƣợng khí siêu âm

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt