CN202119527U

CN202119527U - 液体声速测量装置

Info

Publication number: CN202119527U
Application number: CN2011202291037U
Authority: CN
Inventors: 黄笃之; 孙航宾
Original assignee: Hunan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology; Hunan University of Science and Technology
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2021-07-01

Abstract

本实用新型公开了一种液体声速测量装置。它包括在超声波发射器和超声波接受器之间设置的一液体管，储液容器经导管与液体管相连，超声波发射器固定不动，并与液体管密封连接；超声波接受器与液体管密封连接，超声波接受器可以在液体管中沿管轴移动，液体管中充有待测液体。本实用新型结构简单，操作方便，测量快捷，仪器使用寿命长，且适合多种液体声音速度的测量。

Description

液体声速测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种声速测量装置，更具体的说是一种液体声速测量装置。

背景技术

声波在媒质中的传播速度是声波特性的主要内容，声速测量是声学应用技术中的重要组成部分。在实际测量中,声速测量一般采用超声波，通常采用共振干涉法或者相位法。声波在媒质中的传播速度与传声媒质的特性及状态等因素有关。通过测量媒质中的声速，可以了解被测媒质的特性及状态变化。

在声速测量中，通常利用在一对超声换能器之间形成的驻波来测量声速。超声波声速的测量公式是v =λ·f，式中f为超声波频率，由频率计直接测量；λ是超声波波长，在测量中对它进行实际测量。实验中改变接收换能器与发射换能器之间的距离L,根据接收换能器上的声压的改变，利用示波器判断共振测量声波波长，最后得出声速。

当测量采用“驻波共振干涉法”时，发射换能器发出的声波近似于平面波，经接收换能器反射后，在两个端面之间来回反射，并且叠加；移动两个换能器，当它们之间的距离等于半波长的整数倍时发生共振，出现共振驻波现象，声压达到极大，此时示波器观察信号最大。实际测量的是各个共振态之间的距离，其中任意两个相邻共振态之间的距离是半波长λ/2。利用公式v =λ·f计算得出超声波的声速v 。

为了测量液体中的声速，传统的方法是将超声发射换能器和接收换能器置于液体池中，这样做的缺点是发射换能器和接收换能器与电缆连接要防液体漏电；声速测量仪器也置于液体中，给操作测量带来不便。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单，操作方便，测量快捷，仪器使用寿命长，且适合多种液体声音速度测量的装置。

本实用新型解决上述的技术问题的技术方案是：包括液体管、超声波发射器、超声波接受器、换能支架、密封环、支撑杆、支撑杆支架、滑块、米尺、螺旋测微器、导轨、螺杆、米尺、刻线、电缆接口和示波器，所述的换能支架固定在装置支架上，换能支架上安装有超声波发射器，超声波发射器上套有密封环，超声波发射器和密封环插入液体管的一端，液体管固定在装置支架上，导轨安装在装置支架上，滑块置于导轨上，导轨上具有螺纹，导轨与螺杆连接，螺旋测微器位于螺杆的一端，导轨上还设有米尺，支撑杆支架固定在滑块上，滑块上设有刻线，支撑杆固定在支撑杆支架上，超声波接受器固定在支撑杆上，超声波接受器上套有密封环，超声波接受器和密封环插入液体管的另一端，电缆接口一端与超声波发射器连接，另一端通过超声波接受器与示波器连接。

进一步，所述的液体管靠近超声波发射器端管壁上部还设有一输液口，管壁下部设有一排液口。

进一步，所述的输液口通过导管连接一储液容器，所述的排液口连接一导管。

进一步，所述的输液口旁位于可移动的超声波接受器的一侧通过螺钉安装有一定位销。

进一步，所述的液体管为玻璃管、透明塑料管或有机玻璃管。

由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

（1）通过在液体管中加入不同的液体，可测量所需要的液体声速，特别对于一些具有腐蚀性的液体，无需对装置进行防腐蚀处理，扩大了测量液体的范围。

（2）无需对装置进行反复的清洗，且不需对电缆连接线进行防液体漏电处理，延长了装置的使用寿命。

（3）该装置结构简单、紧凑，制造容易，成本低，使用方便，免去了每次测量时将装置置于液体中，解决了在液体中调节仪器和测量数据麻烦且困难的问题，适宜普及推广。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型电路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

如图1所示，一种液体声速测量装置，它包括在装置支架17上安装有固定的换能器支架8，换能器支架8上安装有超声波发射器2，超声波发射器2上套有密封环9，超声波发射器2和密封环9插入液体管1一端，液体管1靠近超声波发射器2端管壁上部还设有一输液口5，液体管1固定在装置支架17上不能移动；输液口5经一导管6与储液容器7相连，储液容器7中盛有待测液体样品20，储液容器7放在比液体管5稍微高一点的地方；液体管1靠近超声发射器2端管壁下部还开有一排液口4，排液口4再由一导管6引出；导轨16安装在装置支架17上，滑块12置于导轨16上，导轨16上具有螺纹，导轨16与螺杆21相连，通过转动螺旋测微器15可以使导轨16左右移动，支撑杆支架11固定在滑块12上，支撑杆10固定在支撑杆支架11上，超声波接受器3固定在支撑杆10上，超声波接受器3上套有密封环9，超声波接受器3和密封环9插入液体管1另一端。

当将待测液体倒入储液容器7，液体通过导管6和输液口5流入液体管1，并充满液体管1，液体管1用透明材料制成，如玻璃管、透明塑料管及有机玻璃管，以利于测量过程中观察超声波接受器3的移动情况。

当打开排液口4的导管6，液体通过导管6和排液口4流出液体管1，以便于更换不同的液体测量；同时可以清洗排去管壁上残留液体。当液体管1充有液体测量时，关闭排液口4的导管6，使液体保留在液体管内。

具体测量过程中，当将待测液体倒入储液容器7并充满液体管1时，转动螺旋测微器15通过螺杆21使滑块12移动，同时将超声波接受器3移近超声波发射器2，滑块12移动到定位销13位置停止，此时超声波发射器2与超声波接受器3相距10mm以上未到输液口5。反向转动螺旋测微器15使超声波接受器3慢慢远离超声波发射器2，由示波器23观察共振驻波现象，此时示波器23观察信号最大。继续转动螺旋测微器15慢慢远离超声波发射器2，依次观察各个共振态，测量记录各个共振态的位置，计算各个共振态之间的距离，任意两个相邻共振态之间的距离是声波半波长λ/2，由导轨16上的米尺14和滑块12上的刻线22以及螺旋测微器15联合测量超声接受器3移动的距离，由此测量声波波长。最后利用公式v =λ·f计算得出超声波在液体中的声速v 。

液体管1的输液口5在移动超声接受器3靠近到固定不动的超声发射器2时，通过输液口5将液体回流储液容器7；在移动超声接受器3远离固定不动的超声发射器2时，通过输液口5将液体输进液体管1，保证了在观察测量过程中在超声波发射器2和超声波接受器3之间一直是充满待测液体。因此，使测量顺利进行，并且测量准确。

通过更换不同液体，实现各种不同液体样品和化学试剂的声速测量实验，不同液体样品的声速测量典型应用有纯净水、不同浓度的糖水、不同浓度的盐水和海水等声速测量。

如图2所示，为本实用新型的电路连接示意图，将信号发生器输出正弦波信号一路到频率计测量信号频率f，另一路通过电缆接口输入到超声波发射器；超声波接受器通过电缆接口将接收到得共振信号输入双踪示波器。调节信号发生器频率到超声波接受器最佳接收灵敏度频率，示波器显示波形幅度最大。

Claims

1.一种液体声速测量装置，其特征在于，包括液体管、超声波发射器、超声波接受器、换能支架、密封环、支撑杆、支撑杆支架、滑块、米尺、螺旋测微器、导轨、螺杆、米尺、刻线、电缆接口和示波器，所述的换能支架固定在装置支架上，换能支架上安装有超声波发射器，超声波发射器上套有密封环，超声波发射器和密封环插入液体管的一端，液体管固定在装置支架上，导轨安装在装置支架上，滑块置于导轨上，导轨上具有螺纹，导轨与螺杆连接，螺旋测微器位于螺杆的一端，导轨上还设有米尺，支撑杆支架固定在滑块上，滑块上设有刻线，支撑杆固定在支撑杆支架上，超声波接受器固定在支撑杆上，超声波接受器上套有密封环，超声波接受器和密封环插入液体管的另一端，电缆接口一端与超声波发射器连接，另一端通过超声波接受器与示波器连接。

2.根据权利要求1所述的液体声速测量装置，其特征在于，所述的液体管靠近超声波发射器端管壁上部还设有一输液口，管壁下部设有一排液口。

3.根据权利要求1或2所述的液体声速测量装置，其特征在于，所述的输液口通过导管连接一储液容器，所述的排液口连接一导管。

4.根据权利要求1或2所述的液体声速测量装置，其特征在于，所述的输液口旁位于可移动的超声波接受器的一侧通过螺钉安装有一定位销。

5.根据权利要求1所述的液体声速测量装置，其特征在于，所述的液体管为玻璃管、透明塑料管或有机玻璃管。