CN211603049U - 声速与声衰减系数测量装置 - Google Patents

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皮家礼
钟进荣
李定全
周美玲
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李娟�
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Abstract

本实用新型属于超声的声速与声衰减测量技术领域，提供了声速与声衰减系数测量装置，所述装置包括装有一定量蒸馏水的恒温水槽、以一定距离固定于所述恒温水槽内并且没入蒸馏水中的发射换能器和接收换能器、插入所述发射换能器和接收换能器中间并用于密封盛装被测样品的容器、没入蒸馏水中的水温探测器；还包括设置于所述恒温水槽外并与所述发射换能器电连接的脉冲信号发生器、设置于所述恒温水槽外并分别与所述接收换能器和水温探测器电连接的信号处理与显示模块；所述信号处理与显示模块为带有显示屏的电脑。本实用新型装置可以将超声信号在液体或者凝胶类材料中传播的声速以及声衰减系数测量出来，具有结构简单、测量准确度高的优点。

Description

声速与声衰减系数测量装置
技术领域
本实用新型属于超声的声速与声衰减测量技术领域，尤其涉及声速与声衰减系数测量装置。
背景技术
利用超声波在媒介中的传播特性，譬如声速、声衰减、声阻抗等，来获取媒介中的一些非声学信息在目前有众多的应用领域。例如，超声波的声速应用在对原油含水率的精确检测、非侵入式压力检测、浆体浓度检测等相当多的领域都有广泛的应用。而现有采用光学方法、普通插入取代法等方式对被测样品媒介中超声声速和声衰减的测量存在测量方式复杂、测量结果不准确等问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供了声速与声衰减系数测量装置，以解决现有采用光学方法、普通插入取代法等方式对被测样品媒介中超声声速和声衰减的测量存在测量方式复杂、测量结果不准确的问题。
本实用新型提供了一种声速与声衰减系数测量装置，包括装有一定量蒸馏水的恒温水槽、以一定距离固定于所述恒温水槽内并且没入蒸馏水中的发射换能器和接收换能器、插入所述发射换能器和接收换能器中间并用于密封盛装被测样品的容器、以及没入蒸馏水中的水温探测器；还包括设置于所述恒温水槽外并与所述发射换能器电连接的脉冲信号发生器、设置于所述恒温水槽外并分别与所述接收换能器和水温探测器电连接的信号处理与显示模块；所述信号处理与显示模块为带有显示屏的电脑；
其中，所述发射换能器用于产生超声信号并在蒸馏水中发射所述超声信号；所述接收换能器用于接收所述超声信号、将所述超声信号转换成电信号；所述水温传感器用于测量恒温水槽槽内蒸馏水的温度；所述脉冲信号发生器用于产生电脉冲以激励所述发射换能器产生超声信号。
进一步地，所述容器是由亚克力材料制成的圆柱状容器。
进一步地，所述圆柱状容器中与所述超声信号形成的平面波声场中声束轴垂直的两个端面使用高透声性能的薄膜封住。
进一步地，所述被测样品为液体或者凝胶类材料。
本实用新型解决了现有技术中对被测样品媒介中超声声速和声衰减的测量存在测量方式复杂、测量结果不准确的问题。通过本实用新型装置可以将超声信号在液体或者凝胶类材料中传播的声速以及声衰减系数测量出来，具有结构简单、测量准确度高的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型提供的声速与声衰减系数测量装置实施例的整体示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。
为了说明本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1所示，图1是本实用新型提供的声速与声衰减系数测量装置实施例的整体示意图，本实用新型声速与声衰减系数测量装置包括装有一定量蒸馏水的恒温水槽、以一定距离固定于恒温水槽内并且没入蒸馏水中的发射换能器和接收换能器、插入发射换能器和接收换能器中间并用于密封盛装被测样品的容器、以及没入蒸馏水中的水温传感器。还包括设置于恒温水槽外并与发射换能器电连接的脉冲信号发生器、设置于恒温水槽外并分别与接收换能器和水温传感器电连接的信号处理与显示模块，所述信号处理与显示模块为带有显示屏的电脑。
其中，发射换能器用于产生超声信号并在蒸馏水中发射超声信号。接收换能器用于接收超声信号、将超声信号转换成电信号。水温传感器用于测量恒温水槽槽内蒸馏水的温度。脉冲信号发生器用于产生电脉冲以激励发射换能器产生超声信号。
信号处理与显示模块包括信号处理单元和显示单元，信号处理单元用于获取水温传感器测量的温度数据、将从接收换能器获取到的电信号转换成对应的脉冲信号、并根据脉冲信号进行计算处理得到超声信号在被测样品中传播的声速与声衰减系数，显示单元用于将声速与声衰减系数在显示界面显示出来。
具体地，容器是由亚克力材料制成的圆柱状容器，并且圆柱状容器中与超声信号形成的平面波声场中声束轴垂直的两个端面使用高透声性能的薄膜封住。本实用新型使用亚克力材料的容器盛装被测样品，可有效避免盛装容器对超声信号的衰减和反射。被测样品为液体或者凝胶类材料。通过本实用新型装置可以将超声信号在液体或者凝胶类材料中传播的声速以及声衰减系数测量出来，具有结构简单、测量准确度高的优点。
进一步地，信号处理与显示模块还包括存储单元，存储单元用于预先存储恒温水槽槽内蒸馏水的声速与温度的第一对应关系表、以及声衰减系数与温度的第二对应关系表。根据蒸馏水的温度在第一对应关系表、第二对应关系表可以分别查找到超声信号在蒸馏水中传播的声速与声衰减系数。具体的，通过设备内置蒸馏水的声速与温度、声衰减与温度的关系表，可以通过探测水温，自动查表得到在蒸馏水中一定温度下超声信号对应的声速和声衰减系数。
进一步地，信号处理与显示模块还用于计算并获取插入盛装被测样品的容器后引起的超声信号传播时间的变化。具体实施时，可通过信号处理与显示模块记录插入被测样品前、后对应的脉冲信号，对比脉冲信号波形，通过追踪发射换能器发射的第n个波峰，记录插入被测样品前第n个波峰从发射到接收经过的时间，记录插入被测样品后第n个波峰从发射到接收经过的时间，后者减去前者即得到超声信号传播时间的变化对应的值，并且当时间缩短时取负值，时间延长时取正值。
进一步地，信号处理与显示模块中，根据脉冲信号进行计算处理得到超声信号在被测样品中传播的声速所使用的声速计算公式如下：
Figure BDA0002272833950000041
其中，c为当前温度下超声信号在被测样品中传播的声速，单位为米每秒。
cw为当前温度下超声信号在蒸馏水中传播的声速，单位为米每秒。
d为盛装被测样品的单个容器的厚度，单位为米。
t为插入盛装被测样品的容器后引起的超声信号传播时间的变化，单位为秒。
本实用新型装置通过上述公式可以快速计算出当前温度下超声信号在被测样品中传播的声速。
进一步地，信号处理与显示模块中，根据脉冲信号进行计算处理得到超声信号在被测样品中传播的声衰减系数所使用的声衰减系数计算公式如下：
Figure BDA0002272833950000051
其中，α为当前温度下超声信号在被测样品中传播的声衰减系数，单位为分贝每厘米。
αw为当前温度下超声信号在蒸馏水中传播的声衰减系数，单位为分贝每厘米。
d1为盛装被测样品且厚度较大的容器的厚度，单位为厘米。
ds为盛装被测样品且厚度较小的容器的厚度，单位为厘米。
A1为插入盛装被测样品且厚度较大的容器后，信号处理与显示模块接收的电信号的幅度，单位为伏。
As为插入盛装被测样品且厚度较小的容器后，信号处理与显示模块接收的电信号的幅度，单位为伏。
本实用新型装置通过上述公式可以快速计算出当前温度下超声信号在被测样品中传播的声速。
综上，本实用新型提供的声声速与声衰减系数测量包括恒温水槽、以一定距离固定于恒温水槽内并且没入蒸馏水中的发射换能器和接收换能器、用于密封盛装被测样品的容器、以及没入蒸馏水中的水温传感器。还包括设置于恒温水槽外的脉冲信号发生器、以及分别与接收换能器和水温传感器电连接的信号处理与显示模块，根据信号处理与显示模块计算处理得到超声信号在被测样品中传播的声速与声衰减系数，并将声速与声衰减系数在显示界面显示出来。通过本实用新型装置可以将超声信号在液体或者凝胶类材料中传播的声速以及声衰减系数测量出来，具有结构简单、测量准确度高的优点。
以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种声速与声衰减系数测量装置，其特征在于，包括装有一定量蒸馏水的恒温水槽、以一定距离固定于所述恒温水槽内并且没入蒸馏水中的发射换能器和接收换能器、插入所述发射换能器和接收换能器中间并用于密封盛装被测样品的容器、以及没入蒸馏水中的水温探测器；还包括设置于所述恒温水槽外并与所述发射换能器电连接的脉冲信号发生器、设置于所述恒温水槽外并分别与所述接收换能器和水温探测器电连接的信号处理与显示模块；所述信号处理与显示模块为带有显示屏的电脑；
其中，所述发射换能器用于产生超声信号并在蒸馏水中发射所述超声信号；所述接收换能器用于接收所述超声信号、将所述超声信号转换成电信号；所述水温探测器用于测量恒温水槽槽内蒸馏水的温度；所述脉冲信号发生器用于产生电脉冲以激励所述发射换能器产生超声信号。
2.如权利要求1所述声速与声衰减系数测量装置，其特征在于，所述容器是由亚克力材料制成的圆柱状容器。
3.如权利要求2所述声速与声衰减系数测量装置，其特征在于，所述圆柱状容器中与所述超声信号形成的平面波声场中声束轴垂直的两个端面使用高透声性能的薄膜封住。
4.如权利要求1所述声速与声衰减系数测量装置，其特征在于，所述被测样品为液体或者凝胶类材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112504434A (zh) * 2020-11-06 2021-03-16 常州大学 一种物体相对运动速度和空气声波衰减系数的测量系统及测量方法
CN114324604A (zh) * 2021-12-15 2022-04-12 吉林省电力科学研究院有限公司 一种奥氏体管内显微组织老化的超声检测方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN112504434B (zh) * 2020-11-06 2022-08-26 常州大学 一种物体相对运动速度和空气声波衰减系数的测量系统及测量方法
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