针对全封闭高压反应器以及盛装危险液体的密闭储罐,料位及液位的实时准确检测对于优化生产操作参数,增加生产过程的安全系数,保证装置长周期运行,增加产量,提高反应过程的监测水平等都是必不可少的。而当前的料位/液位检测方法由于其检测原理自身缺陷的限制,需要侵入被测反应器或储罐内部,并不是本质安全的检测方法。因此,开发一种非侵入式的料位/液位检测方法具有重要的实用价值,富有挑战性,成为本文的主要任务。本研究论文以发射式超声波检测分析为手段,利用辐射阻尼原理,系统考察了颗粒状物料的静态料位和动态料位与沿储仓壁面传播的超声振动信号的衰减关系,分别建立了颗粒状物料静态料位和动态料位预测模型。同时将辐射阻尼原理、脉冲透射衰减原理和超声共振原理结合,揭示了由密闭储罐表面发射的超声振动信号变化与液位高度的定量关系。本论文的主要创新工作包括: (1) 基于辐射阻尼原理,建立了静态料位预测模型,实现了对密闭料仓料位的高精度非侵入式检测。文中以由料仓底部发射的超声振动信号为考察对象,信号经料仓壁面的材料阻尼衰减和对料仓内物料进行能量辐射后,能量衰减与料仓内物料高度成一定量关系,基于此,即建立了静态料位预测模型。 以聚乙烯颗粒的料位检测为例,系统考察了振动传递介质、发射探头功率、被测物料堆积密度、探头安装位置以及料仓壁面材料对信号衰减的影响。研究发现,超声振动信号随料位高度增加而衰减,且初始阶段的衰减斜率比后段的斜率要大;在不考虑料仓壁厚度影响的情况下,通过料仓壁进行传播的超声振动信号能量衰减较小;发射探头的发射功率越大,能量衰减越迅速,对料位的测量越准确;随着物料粒径的减小,堆积密度的增大,物料对内构件表面超声振动能量的吸收越大,超声振动沿内构件表面传播的衰减也随之增大,接收探头接收到的能量就越小;发射探头与接收探头在料仓轴向同侧时,接收探头接收到的超声振动信号能量要明显大于两探头分别位于料仓轴向两侧的情况。 (3) 以静态料位预测模型为基础,获得了颗粒状物料动态料位预测模型,实现了对颗粒状物料动态高度的非侵入式检测。