基于电-声联合的液膜厚度测量方法研究

来源：计算机测量与控制杂志2020年第3期北京时间：

作者：张新铭,邢兰昌,牛佳乐,张树立

单位：中国石油大学（华东）

摘要：为了拓宽液膜厚度的测量范围,提出了一种联合应用电阻法与超声渡越时间法的液膜厚度测量新方法。设计了新型的电-声复合传感器,建立了用于优化传感器电极结构参数的数值模型,以灵敏度和线性度为优化目标确定了最优电极参数,通过开展液膜厚度测量实验验证了联合测量方法的有效性。研究结果表明：同轴金属电极适合于测量较薄液膜,在2.4mm~4.4mm厚度范围内的相对误差为-4.93%至5.35%；超声探头更适用于测量较厚液膜,在3.4mm~10.0mm厚度范围内的相对误差为-3.68%至2.20%。通过联合应用电阻法和超声法可以拓展两种方法各自的测量范围并且提高测量结果的可靠性。所提出的电学-声学联合测量方法具有测量范围宽、非侵入、响应快、精度和灵敏度高、安全性好等优点,能够广泛适用于工业生产和实验室研究等场合。

关键词：液膜厚度;电-声联合测量;电-声复合传感器;电阻法;超声法

基金资助：国家自然科学基金(51306212)、山东省自然科学基金(ZR2019MEE095)、中国石油科技创新基金(2018D-5007-0214)、山东省重点研发计划(2017GGX40109)、中央高校基本科研业务费专项资金(16CX05021A)