多期双重差分法,政策实施时间不同的处理方法

多期双重差分法,政策实施时间不同的处理方法

今天，计量经济圈主要给圈友引荐一些平时在咱们社群问得比较多的问题——多期双重差分法和一些要点。我们想检验修建地铁对城市环境污染的影响，那么我们想到的是使用DID方法来得到因果关系。但是，我们有疑惑的地方是，各个城市修地铁的时间有先有后，而标准的双重差分方法一般要求t为同一时间点，比如20xx年。

对于这个问题，我们可以采用多期DID方法，将所有还没有修建地铁的城市作为控制组，把已经修建地铁的城市作为处理组，即使最终所有城市都修建了地铁，我们也可以把还没有修建地铁之时的城市作为控制组。

简单点讲，就是每个修建地铁的城市的DID交互项在数据中显示的不一样，因为DID交互项是两个虚拟变量的乘积：treated（是不是修建了地铁）和time（修建地铁的时间）。

这个DID的交互项等于1的情况是，这个城市在具体某年修建了地铁，而对于在修建地铁之前的年份，这个城市的DID 交互项等于０。这就表明，我们在多期DID使用中不再有统一的政策实施年份，而是允许每个城市都有自己的政策实施年份。

这样是不是有助于解决我们遇到的大部分问题。对于那些压根到目前为止都没有地铁的城市，那他的DID（自然不用说）

就是等于0，因为他的treated始终是为0，属于我们的控制组样本。注意，现在就是一个普通的xtreg回归，但是这里有些地方需要注意。第一，我们平时经常看到的

treated+time+treated*time+协变量的标准DID组合已经不见了，现在只剩下了treated*time这个DID交互项和协变量了。第二，我们尽量控制一下城市的个体效应和时间效应，来消除那些会影响DID交互项估计的不可观测因素和时间效应。下面这个多期DID模型就是如此的，αt是时间效应，βi

是城市效应，Xit是随着时间变动的协变量，BC*After就属于咱们感兴趣的DID估计量。

第三，这里面的treated(就是BC)虚拟变量当然可以灵活地替换为其他连续变量，比如，我们不仅对是否修建地铁对环境影响感兴趣，更是对修建地铁的里程对环境影响感兴趣。我们可以把BC替换成地铁的里程(length)，然后我们的准DID 交互项就是length*After。这种DID设置的灵活性让这种方法有很大的适用性。

如果有时候我们不知道处理组具体怎么选择，那该如何设计方法呢？比如我们想要研究一下，美国政府对那些破产的按揭房（金融危机之后的事情）兴起了一个维护修理的政策举动，那这些房子就不至于破败不堪而影响了周围房子的价格。此时，我们就想看看这个政策举动对周围房子的价格的影响，但我们并不知道到底多远的距离才叫“周围”。

我们可以通过非参数估计方法得出一个大概的cutoff点，然后在这个范围内进一步细分为一些小距离，e.g., 1公里以内，1公里-2公里，2-3公里，然后这三个虚拟变量分别作为三个方程的处理组与time交叉相乘。若1公里以内这个DID显著，其他不显著就表明政府的政策会对他施加影响的那个地方1公里以内的房价带来正向影响。

时差法测量流量

时差法超声波流量计的原理和设计 王润田 1 引言 超声波用于气体和流体的流速测量有许多优点。和传统的机械式流量仪表、电磁式流量仪表相比它的计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等等。近年来，由于电子技术的发展，电子元气件的成本大幅度下降，使得超声波流量仪表的制造成本大大降低，超声波流量计也开始普及起来。经常有读者回询问有关超声波流量测量方面的问题。作为普及，我们将陆续撰写一些专题文章，来介绍一些相关知识，以便推广和普及超声波流量技术的普及和提高。本文主要介绍目前最为常用的测量方法：时差法超声波流量计的原理和设计。 2时差法超声波流量计的原理 时差法超声波流量计（Transit Time Ultrasonic Flowmeter）其工作原理如图1所示。他是利用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺溜和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，在通过流速来计算流量的一种间接测量方法。 图1 时差法超声波流量测量原理示意图 图1中有两个超声波换能器：顺流换能器和逆流换能器，两只换能器分别安装在流体管线的两侧并相距一定距离，管线的内直径为D，超声波行走的路径长度为L,超声波顺流速度为tu,逆流速度为td,超声波的传播方向与流体的流动方向加角为θ。由于流体流动的原因，是超声波顺流传播L长度的距离所用的时间比逆流传播所用的时间短，其时间差可用下式表示： 其中：c是超声波在非流动介质中的声速，V是流体介质的流动速度，tu和td 之间的差为：

式中X 是两个换能器在管线方向上的间距。 为了简化，我们假设，流体的流速和超声波在介质中的速度相比是个小量。即： 上式可简化为： 也就是流体的流速为： 由此可见，流体的流速与超声波顺流和逆流传播的时间差成正比。 流量Q 可以表示为： 2 4 D Q V dt π= ? 3 时差法超声波流量计的设计 图2是我们设计的超声波流量计的原理框图。图中主要有两个超声波发射单元、一个时间测量单元和一个控制器。他们共同来完成超声波的发射、接受和时间差的测量等工作。其他的外围单元主要是为了测量仪表的参数设定、测量数据的输出、显示和传送等功能，可参考相关资料，这里不作介绍。

超声波时差法测量

题目：超声波传输时差法的测量 姓名： . 学号： . 班级： . 同组成员： . 指导教师： . 日期： .

关键词：超声波流量计，时差法，换能器，脉冲 第一部分:摘要 1.中文摘要： 超声波用于气体和流体的流速有许多优点。和传统的机械式流量仪表，电磁式流量仪表相比它的计量精度高，对管径的适应性强，非接触流体，使用方便，易于数字化管理等。 近年来，由于电子计术的发展，电子元器件的成本大幅度下降，思潮申博流量仪表的制造成本大大降低，超声波流量计也开始普及起来。 根据其原理，研究了几种超声波流量计特别是时差法超声波流量计的测量原理，对超声波在流体中的传播特性及超声波换能器进行了一定的探讨和研究：根据流体力学及物理学的有关知识，对超声波流量计进行了相关了解。针对传统时差法超声波流量计测量精度易受温度影响的问题，采用了改进型算法，在很大程度上避免了温度变化对测量精度的影响。在多种测量原理及方法下，这里我们则采用的是多脉冲测量法的原理和应用。 当然，我们还要结合课题的实际情况，对时差法超声波流量计的硬件电路进行详细的分析和设计，讨论器件的选择、参数计算等技术问题，设计出了换能器发射和接收超声波的等效电路，当其换能器发射超声波时，相当于换能器给相应的计数环节给以上升沿脉冲使其开始计数，同理，当换能器接收超声波时也产生一个上升沿脉冲，来作用于相对应的计数器使其停止计数。 针对超声波流量计的工作环境，由于条件的限制，我们只能在普通环境下进行我们的课题设计。对造成超声波流量测量误差的各种因素我们也只能进行常规

的分析以及改进。 2.英文摘要： The FV ultrasonic flowmeter is designed to measure the fluid velocity of liquid within a closed conduit. The transducers are a non-contacting, clamp-on type, which will provide benefits of non-foulingoperation and easy installation. The FV transit-time flowmeter utilizes two transducers that function as both ultrasonic transmitters and receivers. The transducers are clamped on the outside of a closed pipe at a specific distance fromeach other. The transducers can be mounted in V-method where the sound transverses the pipe twice,or W-method where the sound transverses the pipe four times, or in Z-method where the transducersare mounted on opposite sides of the pipe and the sound crosses the pipe once. This selection of themounting method depends on pipe and liquid characteristics. The flow meter operates by

采用直接时差法的无线超声波风速风向仪设计

采用直接时差法的无线超声波风速风向仪设计 摘要：采用直接时差法，以TMS320F2812为控制单元控制超声波的发射与接收，实现了超声波风速风向仪的设计。该超声波风速风向仪利用模拟开关设计驱动电路，减少了电磁干扰对电路的影响；利用限幅、放大、正弦脉冲转换的方法设计接收电路，减少了A／D 转换波动对信号捕获以及时间点判断的影响。 关键词：超声波风速风向仪；模拟开关；正弦转脉冲；TMS320F2812 引言 常见的风杯式、风标式风速风向仪因自身机械结构固有的缺陷，测量低风速时灵敏度不高，并且会随使用时间的增加出现一定程度的老化，在恶劣的工作环境中测量精度和使用寿命均受到较大影响。 超声波风速风向仪诞生于20世纪80年代，意大利GC Aprilesi等人完成了其原理样机并验证了功能可能性。随着多年的研究与发展，超声波风速风向仪的精度和可靠性都在不断提高。目前针对超声波风速风向仪的研究，在超声波换能器的驱动电路和信号接收电路实现上，都采取了脉冲变压器升压产生驱动信号和A／D采样接收信号的方法。脉冲变压器虽然在设计和实现上较为简单，但是当原副线圈匝数比较大、脉冲信号频率较高时，脉冲变压器工作时的噪音、热损耗和电磁干扰会相应增大，电磁干扰对超声波接收电路中信号处理的影响尤为严重，从而可能影响到最终测量结果的准确性。另外，在接收信号由A／D芯片转换成数字量的过程中，由于整体电路的电磁干扰，A／D转换值往往有较大波动，导致接收时间点判断上的较大超前或滞后，这种超前或滞后也会对测量结果的精确性造成较大影响。 本文针对脉冲变压器和A／D采样电路的不足，设计出包含换能器驱动电路、接收信号及处理电路两部分的超声波收发模块。采用模拟开关电路产生驱动信号的方法，在降低噪音和热损耗的同时大大降低了电磁干扰对整个电路的影响，驱动信号更为标准并且无需在接收端搭建滤波电路。采用正弦信号转脉冲电路使得接收时间点的确定更精确，波动更小。 1 工作原理及系统结构 1．1 工作原理 超声波在空气中传播时，在顺风与逆风方向均存在速度差。当超声波传播距离固定时，该速度差就反映为传播用时的时间差，且该时间差与待测风速之间具有线性关系。根据测量、计算时差的方法不同，一般分为直接时差法、频差法和相位差法。直接时差法也叫脉冲声时法，对超声波的收发时间直接进行测量，从而通过时间差计算得出当前的风速风向数据。 编者注：超声波测风速风向原理图及相应公式略。 1．2 系统结构 如图1所示，超声波风速风向仪的系统结构主要由MCU控制单元、信号隔离模块和换能器收发模块3个部分构成。MCU控制单元主要完成模拟开关控制信号的输出、计时以及核心数据处理；信号隔离模块主要降低各模块之间的干扰；换能器收发模块主要完成超声波信号的产生及接收、处理工作。超声波风速风向仪的工作流程如下：MCU每隔20 ms发出8个200 kHz脉冲信号，经信号隔离模块隔离后，输入换能器收发模块，驱动换能器发出超声波信号；换能器收发模块接收到超声波信号并转换为电信号，作为换能器收发模块回波信号输入并转换为方波信号，经信号隔离模块隔离后，输入MCU进行处理。

大物实验报告声速测定(DOC)

声速测定 引言：本实验使用了超声声速测定仪、低频信号发生器（DF1027B）、示波器 （ST16B）设计了共振干涉法、相位比较法、时差法来进行超声速的测定，并对实验数据进行处理、分析，最终得出声速，并与理论值进行比较。 关键词：声速测定。 Abstract:This experiment uses the ultrasonic velocity measurement instrument (DF1027B), low frequency signal generator, oscilloscope (ST16B) design the resonance interferometry, phase comparison method, the time difference method for supersonic were measured, and the experimental data processing and analysis, finally obtains the speed of sound, and compared with the theoretical value. 一、实验目的 1、了解超声波换能器的工作原理和功能； 2、学习不同方法测定声速的原理和技术； 3、熟悉测定仪和示波器的调节和使用； 4、测定声速在空气中的传播速度。 二、仪器设备 ZKY_SS超声声速测定仪、低频信号发生器、示波器。 三、实验原理 由波动理论得知，声波的传播速度v与声波频率和波长之间的关系为。所以只要测出声波的频率和波长，就可以求出声速。其中声波频率可由产生声波的电信号发生器的振荡频率读出，波长则可用共振法和相位比较法进行测量。时差法可通过测量某一定间隔距离声音传播的时间来测量声波的传播速度。 压电陶瓷换能器 本实验采用压电陶瓷换能器来实现声压和电压之间的转换。它主要由压电陶瓷环片、轻金属铅（做成喇叭形状，增加辐射面积）和重金属（如铁）组成。压电陶瓷片由多晶体结构的压电材料锆钛酸铅制成。在压电陶瓷片的两个底面加上正弦交变电压，它就会按正弦规律发生纵向伸缩，从而发出超声波。同样压电陶瓷可以在声压的作用下把声波信号转化为电信号。压电陶瓷换能器在声—电转化过程中信号频率保持不变。 如图1所示，S1作为声波发射器，它把电信号转化为声波信号向空间发射。S2是信号接收器，它把接收到的声波信号转化为电信号供观察。其中S1是固定的，而S2可以左右移动。

[超声波衍射时差法(TOFD)检测中参数设定的研究]超声波衍射时差法

[超声波衍射时差法（TOFD）检测中参数设定的研究]超声波 衍射时差法 摘?要在TOFD检测过程中，相关参数的设置非常为重要，关系到采集图谱质量的好坏。下面，就结合现场情况，把TOFD检测实践中的一些见解归纳分析一下，主要以ISONIC系列仪器进行研究。 关键词 TOFD检测；ISONIC；参数设定；研究 TN914 A 1673-9671-(xx)071-0198-01 1 TOFD检测中的参数设置的重要性 TOFD检测扫描前主要注意的参数有：探头真实频率，脉冲宽度，重复频率，阻抗，感抗，滤波频率，信号平均值，时间窗口，增益等参数。 脉冲宽度是非常重要的，它有助于优化接受信号的形状。改变脉冲宽度可以导致不同周期部分减弱或加强。如果想使两个超声脉冲组成单一频率的信号，则应将脉冲宽度设置为所用探头频率周期的一半（例：5 MHz时使用100 ns）；为了使信号持续最低周期数，应将脉冲宽度设置为所用探头频率的一个周期（例：5 MHz时使用200 ns）。

其中探头频率必须是探头实际频率，而不是探头的标称频率。在实际工作中必须通过试验来获得最优脉冲宽度。 如果使用手动采集数据，则需要注意脉冲重复频率PRF与探头移动速度必须相匹配，由于手动扫查时计算机不能判断和控制探头移动，只能由操作者正确选择PRF来保证能正常采集A扫数据。若采用编码器或者电机驱动，则PRF相对不重要，因计算机可以计算出探头位置，在规定的A扫采样率间隔采集数据。若PRF设置不当时将采集到空白A扫。 阻抗Tuning项匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。 感抗damping项的单位是欧。知道了交流电的频率f（Hz）和线圈的电感L（H），就可以把感抗计算出来。在实际调节射频波波幅时，需要不断地改变感抗值来选择最优波幅，使图谱效果达到最佳。 在选择高低通滤波器频率时，推荐滤波器带通宽度的最小范围是0.5到2倍的探头中心频率。选择信号平均值至最低要求，以获得一个合理的信噪比，设置时间窗口覆盖A扫的有用部分，以便数字化。

用时差法测量超声声速

用超声波流量计测量超声声速 姓名：田田班级：网络（2）班学号：090602231 摘要：在大学物理实验里，我们学习了用共振干涉法和相位比较法测量超声声速，但在工程中运用的是更为精确的时差法测量超声声速。在此，我们可以使用超声波流量计进行测量。超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。超声流量计和电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。 关键字：时差法，超声声速，超声波流量计 Use ultrasound flowmeter measurement ultrasonic velocity Name:TianTian class: network (2) class student id: 090602231 Abstract:in university physics experiment, we studied the use is also called the resonant interfering method and phase comparison ultrasonic velocity measurement, but in engineering is the use of more precise time difference method for measuring the ultrasonic velocity. Here, we can use the ultrasonic flowmeter measurements. Ultrasonic flowmeter is through testing the fluid flow of ultrasonic beam (or ultrasonic pulse) role to measure flow meter. According to the principle of signal detection ultrasound flowmeter can be divided into velocity differential method (direct time difference method, the method of time difference, the method of phase difference and frequency offset method), beam migration method, doppler method, cross-correlation method, space filter method and noise method, etc. Ultrasonic flowmeter and electromagnetic flowmeter is same, because instrument circulation channel not set any block up pieces, belong to the unimpeded flowmeter is suitable for solving the flow measurement

时差法超声波流量计

时差法超声波流量计

1 引言 超声波流量计是利用超声波在流体中的传播特性来测量流量的计量仪表。凭借其非接触测流、仪表造价基本上与被测管道口径大小无关、精度高、测量范围大、安装方便、测试操作简单等自身的优势被认为是较好的大管径流量测量仪表，在电力、石油、化工特别是供水系统中被广泛应用。随着超声波流量计的技术的不断成熟和用户对它的逐渐认可，超声波流量计市场正以前所未有的发展速度向前发展。 2 超声波流量计分类 根据对信号检测的原理，超声波流量计可分为多普勒法、波束偏移法、噪声发、相关法等。 2.1 多普勒法 多普勒法是应用声学中多普勒原理，检测反射声波与发射声波之间的频率偏移量即可以测定流体的流动速度，进而测出流体流量。其工作原理如图1所示。 图1 多普勒法工作原理图 Fig.1 Theory of Doppler approach 管壁两侧分别装有发射和接收两个超声波换能器，发射器向含有固体颗粒的流体中发射频率为0f 的连续超声波。根据多普勒效应，在中间相交区的频率为1f ，接收器收到的经固体颗粒反射后的超声波频率为 2f ，当粒子流速均为u 时，其关系为： )sin 21()sin 1()sin 1(02012C u f C u f C u f f β ββ-≈-=- = (1) β sin 2)(020f C f f u -= (2) 多普勒法只能用来测量含有固体颗粒的流体，比如血液、污水、蒸汽等。 2.2 波束偏移法 波束偏移法是根据测量由于流体流动而引起的超声波束偏移角来确定流体流速的。其测量原理如图2所示。

图2 波束偏移法原理图 Fig.2 Theory of beam-excursion approach 流速越大，偏移角越大，而两接收器收到的信号强度差值也越大，因此测出两接收器的信号强度差值可确定流体的流速。波束偏移法用于测量准确度要求不高的高速流体流量测量。 3 时差法原理 3.1 时差法 时差法超声波流量计就是利用声波在流体中顺流、逆流传播相同距离时存在时间差，而传播时间的差异与被测流体的流动速度有关系，因此测出时间的差异就可以得出流体的流速。基本原理如图3所示。 图3 时差法工作原理图 Fig.3 Theory of transit-time method 超声波换能器A 、B 是一对可轮流发射或接收超声波脉冲的换能器。设超声波信号在被测流体中的速度为C ，顺流从A 到B 时间为1t ，逆流从B 到A 时间为2t ，外界传输延迟总时间为0t 。则由几何关系可知 01sin cos /t v C d t ++= θ θ (3) 02sin cos /t v C d t +-= θ θ (4) 由于2 C >> θ2 2 sin v ,则

时差法超声波流量计_2006_硕士论文-

重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 超声波流量计由于具有非接触式测量、测量范围宽、安装简便、以及特别适合大管径及危险性流体流量测量等优点，被供水、石油、化工、电力等部门广泛应用。然而，由于超声波流量计只是在近几十年才出现的一种新型仪表，还有很多不完善的地方，比如成本较高、精度不够等，有必要对其加以改进和提高。 本论文通过充分调研及查阅大量的文献资料，选择时差法超声波流量计为研究对象，对如何提高系统的精度及系统稳定性和可靠性问题进行了深入的理论研究，并设计了具体的硬件电路，主要工作及创新有： 1.研究了几种超声波流量计特别是时差法超声波流量计的测量原理，对超声波在流体中的传播特性及超声波换能器进行了较深入的研究；根据流体力学及物理学的有关知识，对超声波流量计进行了修正，并给出了不同情况下流量修正系数的计算公式； 2.针对传统时差法超声波流量计测量精度易受温度影响的问题，采用了改进型算法，在很大程度上避免了温度变化对测量精度的影响；介绍了几种常用提高超声波测时精度方法的同时，讨论并采用了超声波时差测量的新方法——多脉冲测量法的原理和应用； 3.结合课题的实际情况，对时差法超声波流量计的硬件电路进行了详细的分析和设计，讨论了器件的选择、参数计算等技术问题，设计出了匹配性能良好的发射、接收电路；在信号调理上，除了常规的滤波电路外，还采用了自动增益放大电路来提高信号的可靠性；而且，采用主从单片机协同工作的方式，提高了系统的稳定性；在软件方面，给出了系统的软件流程图并较详细地叙述了算法的实现； 4.针对流量计的工作环境，对流量计系统的抗干扰性进行了研究，并采取了相应的软、硬件措施； 5.对造成超声波流量测量误差的各种因素进行了详细的分析、研究，并应用误差理论，对时差法超声波流量计的各种可能的误差进行了误差分配和合成；对硬件电路和软件进行了试验性的验证，给出了实验结果。 关键词：超声波流量计，时差法，传播时间

多普勒流量计与时差法流量计区别

多普勒流量计与PORAFLOW X超声波流量计区别： 1.多普勒流量计的测量原理，从配管外部发射超声波，超声波被流 体中的杂质反射后，作为接收信号被接受。利用多普勒效应产生的接收信号波的頻差和流速之间的比例关系，进行流速的测量。 a)基于该原理，（1）流体中含有杂质（包含气泡）是测量的前提 条件，适用于下水，不适用于上水；（2）由于无法明确接收的 反射波来自流体中的哪个部分，考虑到配管中的流速分布，如 杂质混入程度发生变化，将会对精度产生影响。 2.PORAFLOW X超声波流量计是利用横穿配管的超声波来测量流 速，所得到的是管内的平均流速，与多普勒式流量计相比较而言，是一种高精度的流量计。 3.多普勒流量计和时差法超声波流量计的区别： 超声波流量计采用时差式测量原理：一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后，被另一个探头接收到，同时，第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到，由于受到介质流速的影响，二者存在时间差Δt，根据推算可以得出流速V和时间差Δt之间的换算关系V=(C2/2L)×Δt，进而可以得到流量值Q。 超声波在传播路径上如遇到微小固体颗粒或气泡会被散射，因此用时差法测量含有这类东西的流体时就不能很好地工作，它只能用来测量比较洁净的流体。而多普勒法正是利用超声波被散射这一特点工作的，所以多普勒法正适合测量含固体颗粒或气泡的流体，但由于散射粒子或气泡是随机存在的，流体传声性能也有差别。如果是测量传

声性能差的流体，则在近管壁的低流速区散射较强；而测量传声性能好的流体在高流速区散射占优势，这就使得多普勒法的测量精度较低。虽然采用发射换能器与接收换能器分开的结构，这样可以只接收流速断面中间区域的散射，但与时差法比较测量精度还是低一些。 时差法流量计必须有一双传感器，每个包含压电晶体。一个传感器传输的声音，而作为接收器的其他行为。顾名思义，时差法流量计测量的时间，它需要从一个传感器发出的超声波信号，跨越管和第二个传感器接收。上游和下游的时间测量比较。没有流量，传输时间将在两个方向上一律平等。由于超声波信号必须跨越到管道，流体不得含有气泡或固体的浓度。否则，高频率的声音会衰减，过弱无法穿越。多普勒流量计使用单头传感器设计允许快速，简单，安装在管道外。单头传感器，包括发送和接收在同一个换能器的压电晶体。它是采用多普勒效应来测量流量的。多普勒流量计利用声波将返回到在改变频率变送器，如果在液体的反射运动中的主体，这种频移是液体的速度成正比。据精确测量仪器计算流速。因此，液体中含有气泡或固体必须采用多普勒测量工作。 多普勒超声波流量计适合测量较脏的液体如废水和泥浆或充气液体。而像干净的水，油和化学品液体可选用时差法超声波流量计来测量。

超声波时差法检测技术在煤矿风速测量中的应用

周川云,黄强,张明明,等．超声波时差法检测技术在煤矿风速测量中的应用[J ]．矿业安全与环保,2０１８,４５（３）:４2－４５．文章编号:１００８－４４９５（2０１８）０３－００４2－０４ 开发设计 超声波时差法检测技术在煤矿风速测量中的应用 周川云１，2，黄 强１，2，张明明１，张远征１ (１．中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆４０００３９;2．煤炭科学研究总院，北京１０００１３) 摘要:针对在煤矿高湿二高粉尘复杂环境下,现有矿用风速检测技术难以高精度测量低风速的情况,为实现对煤矿巷道风速０~０．３ｍ／ｓ区间的高精度测量,克服传感器安装角度对风速测量精度的影响,提出将超声波时差法测风原理应用于煤矿风速测量的新方案三介绍了一种新型超声波传输时间精密测量算法,并优化了超声波立面对射探头结构和低功耗驱动方法三实验结果表明:该超声波时差法检测系统实现了对煤矿风速０~１５．０ｍ／ｓ的高精度测量,能够较好地满足煤矿使用要求,具有良好的经济效益三 关键词:超声波时差法;传输时间;精密测量;巷道风速;低风速;插补细分 中图分类号:ＴＤ７2３ 文献标志码:Ａ 收稿日期:2０１７－０９－2６;2０１８－０５－１１修订基金项目:国家重点研发计划专项（2０１６ＹFＣ０８０１４０５）作者简介:周川云（１９９３ ）,男,重庆大足人,硕士研究 生,主要从事安全监控技术及仪器仪表开发等方面的研究工 作三Ｅ－ｍａｉl :９６４１４８2５９＠ｑｑ．cｏｍ三 The Application of Ultrasonic Time Difference Method in the Measurement of Wind Speed in Coal Mine ZHOU Chuanyun 1,2,HUANG Qiang 1,2,ZHANG Mingming 1,ZHANG Yuanzheng 1（https://www.wendangku.net/doc/a313234798.html,TEG Chongqing Research Institute ,Chongqing 400039,China ;2.China Coal Research Institute ,Beijing 100013,China ）Abstract :Iｎｔｈｅcｏｍｐlｅｘｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈｈｕｍｉｄｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｄｕｓｔｉｎcｏａl ｍｉｎｅ,ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｔｅcｈｎｏlｏｇｙｏｆｍｉｎｉｎｇｗｉｎｄｓｐｅｅｄｄｅｔｅcｔｉｏｎｉｓｄｉｆｆｉcｕlｔｔｏａcｈｉｅｖｅｈｉｇｈｐｒｅcｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆlｏｗｗｉｎｄｓｐｅｅｄ．Iｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａlｉｚｅｔｈｅｈｉｇｈａccｕｒａcｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｗｉｎｄｓｐｅｅｄｏｆｒｏａｄｗａｙｆｒｏｍ０ｍ／ｓｔｏ０．３ｍ／ｓａｎｄａｖｏｉｄｔｈｅｉｎｆlｕｅｎcｅｏｆｔｈｅｓｅｎｓｏｒｉｎｓｔａllａｔｉｏｎａｎｇlｅｏｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ,ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒａｐｐlｙｉｎｇｔｈｅｐｒｉｎcｉｐlｅｏｆｕlｔｒａｓｏｎｉc ｔｉｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎcｅｍｅｔｈｏｄｔｏｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｗｉｎｄｓｐｅｅｄｉｎcｏａl ｍｉｎｅ,ｉｎｔｒｏｄｕcｅｄａｎｅｗａlｇｏｒｉｔｈｍｏｆｐｒｅcｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｎｕlｔｒａｓｏｎｉc ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｉｍｅ．Fｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ,ｔｈｅｓｔｒｕcｔｕｒｅｏｆｕlｔｒａｓｏｎｉc ｅlｅｖａｔｉｏｎａｎｄlｏｗｐｏｗｅｒcｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕlｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｄｅｔｅcｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａcｈｉｅｖｅｓｈｉｇｈｐｒｅcｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｗｉｎｄｓｐｅｅｄｆｒｏｍ０ｍ／ｓｔｏ１５．０ｍ／ｓｉｎcｏａl ｍｉｎｅ,ｉｔcａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅcｏａl ｍｉｎｅｂｅｔｔｅｒａｎｄｈａｓｇｏｏｄｅcｏｎｏｍｉc ｂｅｎｅｆｉｔ． Keywords :ｕlｔｒａｓｏｎｉc ｔｉｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎcｅｍｅｔｈｏｄ;ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｉｍｅ;ｐｒｅcｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ;ｒｏａｄｗａｙｗｉｎｄｓｐｅｅｄ;lｏｗｗｉｎｄｓｐｅｅｄ;ｉｎｔｅｒｐｏlａｔｉｏｎｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ 近年来,超声波时差法测风技术成为众多科研工作者的研究重点,许多成果被广泛地应用于民用 领域,如测距二风速测量二流量测量等[１－３],并在这些领域中体现出了一定的优势和研发潜力三由于煤矿 井下环境复杂,对仪器仪表的可靠性二环境适应性都有更高的要求,目前超声波时差法测风技术在煤矿风速检测中尚未有成熟应用的案例三煤矿巷道风速的精确测量是煤矿安全生产的必要保障之一,当前一般采用机械式风速测量仪二超声波涡街式风速测量仪二皮托管差压式风速测量仪等 几种常规矿用测量传感器进行煤矿风速检测[４],其各自在煤矿安全监控系统中的不同发展阶段分别 发挥了重要的作用[３]三但现有风速测量技术无法测量到‘煤矿安全规程“规定的煤矿巷道最低允许 风速０．１５ｍ／ｓ,同时传感器安装方向产生的误差 会影响风速测量的准确性[５－７],不能完全满足煤矿四 2４四Vｏl．４５Ｎｏ．３Jｕｎ．2０１８ 矿业安全与环保ＭIＮIＮＧＳＡFＥＴＹ＆ＥＮVIＲＯＮＭＥＮＴＡL ＰＲＯＴＥＣＴIＯＮ 第４５卷 第３期2０１８年６月万方数据

衍射波时差法超声检测技术(TOFD).

衍射波时差法超声检测技术(TOFD 王庆军 大连西太平洋石油化工有限公司 116600 简介:本文简要介绍了工业发达国家正在兴起和应用的TOFD技术的起源,原理,优缺点,标准规定和在实际产品订货中节约的费用和时间。 主题词:TOFD起源原理优缺点相关费用 1. 衍射波时差法检测技术(TOFD的起源 TOFD(Time-of-flight-diffraction technique检测技术是在1977年,由Silk根据超声波衍射现象提出来,意大利AEA sonovatiion公司在TOFD应用方面,已经有15年历史,此技术首先是应用于核工业设备在役检验,现在在核电,建筑,化工,石化,长输管道等工业的厚壁容器和管道方面多有应用,TOFD技术的成本是脉冲回声技术的 1/10。现在,TOFD检测技术在西方国家是一个热门话题,现在已经开始推广应用,经过几年以后,将有取代RT趋势的可能。 2. TOFD原理及系统组成 2.1 TOFD原理是当超声波遇到诸如裂纹等的缺陷时,将在缺陷尖端发生叠加到正常反射波上的衍射波,探头探测到衍射波,可以判定缺陷的大小和深度。 TOFD原理 当超声波在存在缺陷的线性不连续处,如裂纹等处出现传播障碍时,在裂纹端点处除了正常反射波以外,还要发生衍射现象。衍射能量在很大的角度范围内放射出并且假定此能量起源于裂纹末端(图1。这与依赖于间断反射能量总和的常规超声波形成一个显著的对比。 图1

1 =发射波 2 =反射波 3 =穿透波 4 =顶部裂纹端衍射波 5 =底部裂纹端衍射波 除了发现由缺陷衍射的能量变化以外,TOFD方法也探测到一个直接穿过两个探针的表面(横向波和达到试块底部(测试对面没有受到缺陷干涉的底部反射波(图1中的注1和4。 图. 2 1- 横向波 2 - 顶部裂纹端衍射波 3 - 底部裂纹端衍射波 4- 对面器壁反射波 这种现象的研究产生了用于下列应用衍射波时差法无损检测方法: ■探伤检验因为来自于缺陷范围的信号可记录。 ■裂纹定尺寸因为衍射波分离的空间(或时间与裂纹高度直接相关。 用一对发射接受配对的单探头组(见图2的TOFD技术,通常应用的纵向探头的入射角是450~ 700,通过接受探头接受衍射信号,同时根据超声系统来评估B-扫描图像。 图. 3 裂纹定位原理图 图. 4

时差法测量声速

用时差法测量超声声速 实验目的： 了解时差法测声速的原理，用时差法测量声速 掌握声速测定仪和示波器的使用方法 设计合理的测量方法和数据处理方法，减小误差 实验原理 时差法测试声速的基本原理是基于速度V=距离S/时间T ，通过在已知的距离内计测声波传播的时间；从而计算出声波的传播速度，在一定的距离之间 由控制电路定时发出一个声脉冲波，经过一段距离的传播后到达接收换能器。接收到的信号经放大，滤波后由高精度计时电路求出声波从发出到接收这个在介质传播中经过的时间，从而计算出在某一介质中的传播速度。只因为不用目测的方法，而由仪器本身来计测，所以其测量精度要高。 时差法测量声速图 实验步骤 （1）连接好电路。信号源的“声速测试方法”设置到“脉冲波”方式。 （2）将S 1和S 2之间的距离调到一定距离（≥80mm ），再调节信号源的“接收放大”旋钮 （只在“脉冲波”方式有作用），使示波器上显示的接收波信号幅度（峰-峰值）在350～400mV 左右，使定时器工作在最佳状态。然后记录此时的距离值L i-1和显示的时间值t i-1（时间由声速测试仪信号源时间显示窗口直接读出）。 （3）移动S 2，同时调节“接收放大” 旋钮，使接收波信号幅度始终保持一致。记录下 这时的距离值L i 和显示的时间值t i 。 （4）用公式 11----=i i i i t t L L v 则可求出声速。

实验数据及结果： 时差法： 温度：t= 0C 测量次数（i ） 1 2 21L L L ?=- 21t t t ?=- %S V S V V E V -= ()i l mm ()i t s μ L mm ??=**** t s μ??=**** % ()'L m V S t ?=? 00()S T m V V S T = m V S =--±-- 数据处理： 20.015L mm ??=?=仪 同理:0.5t s μ??= 'L m V S t ?==--? 22't L V m V S L t ?????????=+?=-- ? ??????? () 'V m V V S =±?=--±-- %E P =-- 按理论值公式00s T T V V =，算出理论值V S 。 式中V 0=331.45m/s 为T 0=273.15K 时的声速，T =(t +273.15)K 。 V S = =

检测工作中影响衍射时差法超声检测结果可靠性的因素

检测工作中影响衍射时差法超声检测结果可靠性的因素 发表时间：2019-01-08T17:00:44.747Z 来源：《电力设备》2018年第24期作者：裴延东 [导读] 摘要：随着衍射时差法超声检测技术的飞速发展，衍射时差法超声技术在石油化工、承压设备、铁路桥梁、电力能源建设等领域的焊接接头检测中被广泛的应用。 (华电郑州机械设计研究院有限公司河南郑州 450046) 摘要：随着衍射时差法超声检测技术的飞速发展，衍射时差法超声技术在石油化工、承压设备、铁路桥梁、电力能源建设等领域的焊接接头检测中被广泛的应用。目前水电行业焊缝金属结构熔化焊缝的射线检测已经全面被衍射时差法超声检测方法取代。近来国内各个行业拥有衍射时差法超声检测资格的从业人员已有3-4千人，大规模的专业人员为衍射时差法超声检测技术在我国飞速应用发展提供了温床。本世纪初大量研究数据结果表明，在设备的方便、劳动力、检测效率、环境保护等方面表现十分优异。在大规模的实践对比后得出，该技术在检测结果精度、可靠性也有着不俗的表现。 关键词：无损检测、衍射时差法超声、不连续、扫查、不可靠 众所周知对接全熔化焊缝无损检测的目的是得知焊缝内部是不是存在有不连续（行业内也称缺欠）。检测人员通过检测，分析出不连续的大小、危害程度等，依据专业认知及规范要求对该不连续是否影响设备的安全运行作出判断，从而决定对该不连续的后续处理——记录监控或是返修处理。这就要从根本上保证检测结果的可靠性。TOFD检测技术中深度计算是一个简单的三角函数关系，深度的显示是非线性的，由于直通波的存在，TOFD对近表面的缺陷探测的可靠性和准确性并不太高【1】，这是技术原理决定的不能避免。我从事衍射时差法超声（以下统称TOFD）检测工作已经5年，认为检测工作中影响TOFD结果准确性的因素有技术原因、设备原因、环境原因以及人为因素。 一、技术因素 TOFD检测基础排除掉直通波近表面盲区的客观技术原因，TOFD检测环节中最主要的因素就是设备性能的自身稳定以及电信号转换效率及方式。例如有的设备直通波只占有1.5个周期，这对检测十分有利，有的设备占有2个直通波周期，这对数据有着不利的影响。这是设备自身依托的技术，这种技术决定对数据的数字处理、以及后续对数据的分析判读。目前国内外生产的检测设备技术性能有所差异，当然国内设备也处于快速成长期，本文中不做讨论。 二、设备因素 检测过程中通过人对设备仪器进行规范的操作，由设备处理信号从而得到人们可以观察分析的图像。个人认为设备因素影响结果判断有以下几种因素：检测系统性能是否稳定，例如探头长期使用，压电晶片的性能退化，其频率、分辨率，主声束角度、扩散角等性能不符合要求；扫查装置是否适合于该检测产品，例如曲率较大的工件，扫查装置是不是可以保证扫查数据的连续等；楔块长时间使用，磨损过大导致主声束角度发生变化；探头对长期使用是否存在主频率误差值超标；探头与设备之间的连接线老化破损导致产生信号干扰等。设备如果出现认为有影响数据可靠性的因素应及时分析并予以消除。这就要求经常对设备的性能进行校验，并做记录，这样才可以做到数据的追根溯源。 三、环境因素 从DL/T330-2010《水电水利工程金属结构及设备焊接接头衍射时差法超声检测》标准规定“工件的表面温度范围为0℃~50℃”可知【2】。环境温度因素对检测结果影响还是很大的，从大量数据可知不同温度下材料的声速是不一样的。在大量检测工作中发现，当被检工件存在有高频大电流通过或者检测探头设备连接线搭有大功率电缆，且检测设备自身处理信号能力交弱，这时会产生大量的杂波信号，通常被称为干扰信号，此时无论如何设置滤波或者数据平均都不如将干扰去除得到的数据可靠。 四、人为因素 人在检测工作中起到关键作用，这就要求人在检测工作中严格按照要求规定执行。从检测工艺卡的编制到检测数据的判读都有人的参与。我认为以下几点操作对数据结果可靠项影响很大且易被忽视： 1.非平行扫查时由于扫查长度过长，采用非自动扫查架扫查时不能保证每个A扫数据的产生都是探头具焊缝PCS/2的距离得到的，在行走过程过很容易出现偏差，且在最终的数据中无法验证是否是沿着预定轨道行走，这就不能保证底面盲区数值，使得检测结果偏离检测工艺卡。 2.采用非平行扫查由于人的因素会造成编码器行走同探头的移动不同步。例如由于设备存在飞溅或打磨不光滑，探头不能顺利通过，而编码器可以通过，如此就会造成数据的不连续，若此时刚好处在不连续区域段，就造成了人为导致不连续过长或过短，这对数据的分析是不利的。 3.耦合剂是声波得到传输的关键介质，当检测表面不是很光滑，且耦合剂层不是很均匀，此时若扫查过快，这就不能保证保证每个A扫数据的灵敏度都是符合要求的。灵敏度过高过低都直接影响数据的灵敏度，使得数据分析不可靠。 4.大于50mm厚的工件检测时，时间窗口没有严格按照检测规范要求设置。大多检测数据不管上分区还是下分区都采用“直通波—底波—变形波”这种标准图谱，此时若是上分区则可能造成图谱压缩过于严重，时间分析较为困难，这会对深度分析造成很大的误差影响，影响数据分析；而上分区之外其他分区的图谱很可能由于灵敏度的设置不当造成缺欠无法判读，使得数据不可靠。在工程中虽然对比试块笨重，但是这种时候就必须检测前要求采用对比试块验证。 结论：目前TOFD检测技术得到的飞速的提升，包括标准制定也越来越完善。在越来越多的行业焊缝检测中应用，这就要求检测人员严格按照标准规定制定相应的检测工艺卡，从工艺中杜绝不可靠。同时要求从业人员有良好的职业操守，严格保证每一张图谱质量，严格按照标准规定执行，保证严格执行，规范操作保证数据可靠。 引用：【1】衍射时差法（TOFD）超声检测技术强天鹏 2012 【2】DL/T330-2010《水电水利工程金属结构及设备焊接接头衍射时差法超声检测》中国电力出版社出版

声速的测定实验 实验指导及操作说明书

ZKY-SS型声速测定实验仪技术说明书 【概述】 ZKY—SS型声速测定实验仪是为测量在空气、液体中声波传播速度而设计的专用仪器。仪器可用于大学基础物理实验，是振动与波、压电陶瓷应用、示波器应用和声纳技术应用的一个好实验。 ZKY—SS型声速测试仪不但覆盖了基础物理声速实验中常用的二种测试方法，还可以用工程中实际使用的声速测量方法—时差法进行测量。 在时差法工作状态下，使用示波器，可以明显地观察声波在传播过程中经过多次反射、叠加而产生的混响波形。 ZKY—SS型声速测试仪有ZKY—SSA型和ZKY—SSB型两个子型号产品。【实验装置介绍】 实验仪由超声实验装置（换能器及移动支架组合）和声速测定信号源组成； 超声实验装置中发射器固定，摇动丝杆摇柄可使接收器前后移动，以改变发射器与接收器的距离。丝杆上方安装有数字游标尺(带机械游标尺)，可准确显示位移量。整个装置可方便的装入或拿出水槽。

声速测定信号源面板上有一块LCD显示屏用于显示信号源的工作信息；还具有上下、左右按键，确认按键、复位按键、频率调节旋钮和电源开关。上下按键用作光标的上下移动选择，左右按键用作数字的改变选择，确认按键用作功能选择的确认以及工作模式选择界面与具体工作模式界面的交替切换。 同时还有超声发射驱动信号输出端口（简称TR,连接到超声波发射换能器）、超声发射监测信号输出端口（简称MT,连接到示波器显示通道1）、超声接收信号输入端口（简称RE，连接到超声波接收换能器）、超声接收信号监测输出端口（简称MR，连接到示波器显示通道2）。 声速测定信号源具有选择、调节、输出超声发射器驱动信号；接收、处理超声接收器信号；显示相关参数：提供发射监测和接收监测端口连接到示波器等其它仪器等功能。 开机显示欢迎界面后，自动进入按键说明界面。按确认键后进入工作模式选择界面，可选择驱动信号为连续正弦波工作模式(共振干涉法与相位比较法)或脉冲波工作模式(时差法)。 选择连续波工作模式，按确认键后进入频率与增益调节界面；在该界面下将显示输出频率值；发射增益档位，接收增益档位等信息，并可作相应的改动。 选择脉冲波工作模式，按确认键后进入时差显示与增益调节界面；在该界面下将显示超声波通过目前超声波换能器之间的距离所需的时间值；发射增益档位，接收增益档位等信息，并可作相应的改动。 用频率调节旋钮调节频率，在连续波工作模式下显示屏将显示当前输出驱动信号的频率值。 增益可在0档到3档之间调节，初始值为2档；发射增益调节驱动信号的振幅；接收增益将调节接收信号放大器的增益，放大后的接收信号由接收监测端口输出。以上调节完成后就可进行测量了。 改变测量条件可按确认键，将交替显示模式选择界面或频率(时差显示)与增益调节界面。按复位键将返回欢迎界面。 【仪器配套与附件】 ZKY_SSA型： 1.超声实验装置（换能器及移动支架组合、机械尺） ZKY-SSA 一台 2.声速测定仪信号源 ZKY-SS 一台 3.信号连接电缆两条 4.电源连接电缆一条 5.使用说明书一本 6.备用保险管1.25A（已装于电源插座保险备管座内）一个 ZKY_SSB型： 1.超声实验装置（换能器及移动支架组合、数显尺） ZKY-SSB 一台 2.声速测定仪信号源 ZKY-SS 一台 3.信号连接电缆两条