利用流-固交界面上的伪瑞利波幅度进行液位检测的实验测量.pdf

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1、第39卷第5期声学学报、1．39．No．52014年9月ACTAACUSTICASept．，2014利用一固交界面上的伪瑞利波幅度进行液位检测的实验测量冰刘拓，2乔文孝，2车小花，2段文星，2赵玉宏3(1中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室北京102249)(2北京市地球探测与信息技术重点实验室北京102249)(3中国石油海外勘探开发公司北京100044)2012年1O月25日收到2013年3月26日定稿摘要基于流一固交界面上的伪瑞利波衰减依赖半空间流体性质这一特点，提出了一种利用伪瑞利波幅度测

2、量液位的声学方法，并设计实验对其可行性进行了探讨。首先简要介绍了该方法的理论基础，回顾了前一篇文章的数值模拟工作所得到的重要结论；而后在水槽内进行实验，使用两个源距固定的横波换能器分别激发和接收铝制柱体表面的伪瑞利波，测量了不同液面高度下的脉冲伪瑞利波幅度及其主频偏移，并与数值模拟结果进行了比较。实验结果表明，测量所得的伪瑞利波幅度变化范围略小于数值模拟所得到的结果，但二者在反映变化规律上具有较好的一致性，即：随着液面高度的升高，脉冲伪瑞利波幅度近似呈指数下降，与此同时主频向低频偏移，偏移量近似呈线性

3、规律增大。本文的研究结果从实验上验证了这一检测方法的可行性和有效性。PACS数：43．20，43．35Anexperimentalinvestigationofthemethodforliquidleveldetectionusingtheamplitudeofpseudo—Rayleighwavesatthefluid-solidinterfaceLIUTu0，。QIAOWenxiao，。CHEXiaohua，。DUANWenxing，ZHAOYuhong。(1StateKeyLaboratoryo

4、fPetroleumResourcesandProspecting，ChinaUniversityofPetroleumBeijing102249)(2KeyLaboratoryofEaChProspectingandInformationTechnologyBeijing102249)(3ChinaNationalOil&GasExploration&DevelopmentCompanyBeijing100044)ReceivedOct．25，2012RevisedMar．26，2013Abstra

5、ctBasedonthefactthattheattenuationofpseudo-Rayleighwavesatthefluid—solidinterfaceisrelatedtothefluidproperties，thispaperproposesanacousticmethodforliquidleveldetectionusingtheamplitudeofpseudo—Ravleighwaves．、vefirstlyintroducethetheoreticalbasisofthisme

6、thodandreviewthecriticalconclusionsofthenumericalstudyinourpreviouspaper．Then，anexperimentalmeasurementisperformedtoinvestigatethecorrelationsbetweentheliquidlevelandtheamplitude／frequency—shiftoftheimpulsivepseudo-Rayleighwaveswhichpropagatealongthesur

7、faceofanaluminumcylinderandareexcitedandrecordedbytwoshearwavetransducerswithfixeddistance．Theexperimentalresultshowsthat，whenthedistancebetweensourceandreceiverisconstant，theamplitudeofthepseudo-Rayleighwavedeclinesexponentiallywiththeliquidlevelincrea

8、ses；itscentralfrequencybecomeslowerlinearlyatthesametime．Therefore，thefeasibilityandefectivenessofthismethodarevalidated．术国家自然科学基金(11134011，61102102，11374371)、国家油气重大科技专项(2011ZX05020—009)和中国石油天然气集团公司项目(2008A一2702，2011A一3903)资助636声