基于超声波振动传递的全量程氢气浓度检测方法

作     者：孙慧 孙凯 施云波 丁欣 丁喜波 SUN Hui;SUN Kai;SHI Yunbo;DING Xin;DING Xibo

作者机构：哈尔滨理工大学测控技术与仪器黑龙江省高等教育重点实验室哈尔滨150080 黑河学院计算机与信息工程系黑龙江黑河164300 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2022年第41卷第15期

页      面：77-82页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家基金基础科学研究项目(JCKY2017412C003) 

主　　题：相位差测量 氢气浓度测量 超声波振动 跨周期检测 

摘      要：利用超声波振动传递相位差检测技术可在恶劣环境下实现高准确性、低成本氢气浓度检测。当氢气浓度变化较大时被测相位差会出现跨越多周期现象,传统超声波相位检测技术只能检测出单周期2π内相位变化,针对此问题提出一种运用多频超声波相位差检测技术实现氢气浓度检测的方法,加载多频信号获得低频包络信号相位差,结合高频信号单周期相位差求得跨周期总相位差,解决了超声波相位差大于2π后出现相位差跨周期无法检测的问题,实现了基于超声波振动传递的从低浓度到高浓度直至全量程氢气浓度检测。所述方法实现了低功耗,高精度气体浓度检测,经试验证明,该方法实现了氢气在4%浓度以下测量相对误差小于2.1%,90%浓度测量相对误差小于8%。