一种精密测音装置制造方法及图纸

一种精密测音装置，它包括控制器，控制器的输出口分别与电机、发射换能器的数据收入端连接，发射换能器的输出端与接收换能器的输入端连接，接收换能器的输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的输出端与相位差比较器连接，包括支架，支架包括立式支撑杆以及与立式支撑杆相互垂直设置的水平支撑杆，在水平支撑杆上设有测距装置、安装杆，发射换能器设置在立式支撑杆上、接收换能器设置在安装杆上，发射换能器与接收换能器相对设置，测距装置用于测量接收换能器与发射换能器之间的距离，本实用新型专利技术的目的是提供一种精密测音装置，它主要是为了解决现有在对声速进行测量时，发射器和接收器之间距离不能很方便的调节的技术问题。

A Precision Sound Measuring Device

【技术实现步骤摘要】
一种精密测音装置
本技术涉及声速测量
，具体涉及一种精密测音装置。
技术介绍
声速是声学研究的重要的基本参量，通过声速测量，可以间接测量材料的切变模量、弹性模量和密度等参量，声速测量被广泛应用于无损检测等领域，在工业生产中具有一定的实用意义。声速的测量是大学物理实验的重要内容，常用方法有：共振法、相位法和时差法。传统相位差法测声速采用示波器观察发射波与接收信号垂直振动合成的李萨如图形来确定相位差。而使用示波器观察李萨如图形时很容易出现人为误差，且无法避免。因此，研究和开发一种具有结构简单，设计合理且精度高可手动和自动化的智能化声速测量装置具有重要意义。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种精密测音装置，它主要是为了解决现有在对声速进行测量时，发射器和接收器之间距离不能很方便的调节以及发射器和接收器之间距离不能很好把控、测量的技术问题。为了实现上述的技术特征，本技术采用的技术方案是：一种精密测音装置，它包括控制器，控制器的输出口分别与电机、发射换能器的数据收入端连接，发射换能器的输出端与接收换能器的输入端连接，接收换能器的输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的输出端与相位差比较器连接，包括支架，支架包括立式支撑杆以及与立式支撑杆相互垂直设置的水平支撑杆，在水平支撑杆上设有测距装置、安装杆，发射换能器设置在立式支撑杆上、接收换能器设置在安装杆上，发射换能器与接收换能器相对设置，测距装置用于测量接收换能器与发射换能器之间的距离。在支架的左右两侧均设有立式支撑杆，在两根立式支撑杆之间横向设置螺杆，螺杆与安装杆螺纹配合连接，通过螺杆的转动可使安装杆水平移动，在螺杆的端部设有转动控制装置，通过转动控制装置可实现螺杆的正转和反转。上述转动控制装置为手柄摇动机构和/或电机转动机构，电机转动机构包括电机以及电机的转动机构齿轮。上述控制器与计算机连接。上述控制器的输入端与位置测量单元连接。上述控制器的输入端与温度检测单元连接。在立式支撑杆上且在螺杆端部设有编码器、以及齿轮机构，编码器与齿轮机构构成变速结构可检测安装杆的位移。本技术具有如下技术效果：1)采用上述结构，相比于现有技术，本技术通过测量尺、发射换能器、接收换能器、处理器、显示器的协同配合，能很好的实现信号相位差、信号波长的测量，从而简便、精确的得到声速，省去了通过观察示波器进行声速测量相关的繁琐步骤；2)通过电机或手柄与螺杆等机构的配合，能很好的实现螺杆的转动，从而实现接收换能器的水平运动，从而很方便的调节接收换能器的位置，方便的获得不同距离下的测量数据。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。图1为本技术装置部分结构示意图；图2为本技术的系统框架示意图；图3为相位差测量电路接线图。图4为相位差测量芯片输出电压原理图。图5为放大电路原理图。图6为温度传感器电路图。具体实施方式如图1和图2所示，一种精密测音装置，它包括控制器1，控制器的输出口分别与电机2、发射换能器3的数据收入端连接，发射换能器3的输出端与接收换能器4的输入端连接，接收换能器4的输出端与信号处理电路5的输入端连接，信号处理电路5的输出端与相位差比较器6连接，包括支架，支架包括立式支撑杆7以及与立式支撑杆7相互垂直设置的水平支撑杆8，在水平支撑杆8上设有测距装置9、安装杆10，发射换能器3设置在立式支撑杆7上、接收换能器4设置在安装杆10上，发射换能器3与接收换能器4相对设置，测距装置9用于测量接收换能器4与发射换能器3之间的距离。在支架的左右两侧均设有立式支撑杆7，在两根立式支撑杆7之间横向设置螺杆12，螺杆12与安装杆10螺纹配合连接，通过螺杆12的转动可使安装杆10水平移动，在螺杆12的端部设有转动控制装置，通过转动控制装置可实现螺杆12的正转和反转。具体的，转动控制装置为手柄摇动机构13和/或电机转动机构14，电机转动机构14包括电机以及电机的转动机构齿轮19，可很好的实现螺杆12的正转和反转，其中，电机的轴与第一齿轮啮合，第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮与螺杆12的端部的齿状结构啮合。所述控制器1与计算机11连接。所述控制器1的输入端与位置测量单元15连接。所述控制器1的输入端与温度检测单元16连接。所述测距装置9为数显式游标卡尺。可选的，电机选择步进电机，其型号为：雷赛86步进电机86HS45。在立式支撑杆7上且在螺杆12端部设有编码器17、以及齿轮机构18，编码器与齿轮机构构成变速结构可检测安装杆10的位移。进行声速测量时，采用以下步骤：1)通过手柄摇动机构13和/或电机转动机构14使螺杆转动，从而调节发射换能器与接收换能器之间的间距；2)通过测量获得发射换能器与接收换能器之间的间距；3)相位差测量模块测量发射换能器输入端、接收换能器输出端信号的相位差，并记载；4)调整并增加发射换能器、接收换能器之间的间距，第二次出现步骤3)中的相位差时，测量获得发射换能器与接收换能器之间的间距；5)记载步骤4)中测量的间距与步骤2)中测量的间距的差值；6)通过声速测量的计算公式，计算得出声速。采用上述步骤，相比于传统测声速用示波器观察李萨如图形，本专利技术只需通过改变发射换能器和接收换能器的间距并测量，然后通过简单的相位差比对、计算，即可完成测量，操作简单，不易产生人为误差。所述声速计算公式为v＝fλ，其中声速v，单位m/s；频率f，单位Hz；波长λ，单位m。优选的，控制器为单片机。具体的，单片机产生特定频率的激励信号，分别送入相位差比较器和发射换能器，发射换能器将信号进行放大并发射，信号经过一定距离的传播后，接收换能器接收此信号，并将此信号送入放大电路后，传递至相位检测模块。由于两信号到达时间不同(存在波程差)而产生相位差。如图3所示，相位差测量模块由AD8302相位差测量芯片和相关附属电路组成，当接收到两个信号时，会输出与两信号相位差成反比的电压信号，其测量相位差测量范围为0°～180°，所对应的输出电压范围为0～1.8V，测量误差小于0.5°。如图4所示，AD8302相位差测量芯片工作时，当相位差为0°时，输出电压为1.8V，当相位差为180°时，输出电压为0V，但输出电压无法区分相位差的正反。如图5所示，放大电路模块由两片LF353双运算放大芯片组成的两级放大电路，对接收换能器S2所接收到的弱信号进行增强，并将增强的信号送入相位测量模块。如图6所示，温度传感器DS18B20是支持“一线总线”接口的温度传感器，连接一个上拉电阻，为温度转换操作时提供足够电流，且能实时的向微处理控制器传输温度信息。声速测量的计算公式：v＝fλ，其中声速v，单位m/s；频率f，单位Hz；波长λ，单位m，声速测量过程中，信号通过信号发生器发出，频率已知，因此仅需测量波长即可。波长是指波在一个振动周期内传播的距离，当波在传递一个周期后，其相位差为360°。声速测量时，移动接收换能器，通过游标卡尺读取发射换能器和接收换能器的间距为L1，控制器将此时的相位差和温度信息实时的通过串口通信传给上位机(计算机)并通过计算机显示出来，人工记录该相位差接着不断移动接收换能器，增加发射换能器和接收换能器距离，当第一次出现相位差为时，由于AD8302相位差测量芯片只能实现0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精密测音装置，其特征在于：它包括控制器（1），控制器的输出口分别与电机（2）、发射换能器（3）的数据收入端连接，发射换能器（3）的输出端与接收换能器（4）的输入端连接，接收换能器（4）的输出端与信号处理电路（5）的输入端连接，信号处理电路（5）的输出端与相位差比较器（6）连接，包括支架，支架包括立式支撑杆（7）以及与立式支撑杆（7）相互垂直设置的水平支撑杆（8），在水平支撑杆（8）上设有测距装置（9）、安装杆（10），发射换能器（3）设置在立式支撑杆（7）上、接收换能器（4）设置在安装杆（10）上，发射换能器（3）与接收换能器（4）相对设置，测距装置（9）用于测量接收换能器（4）与发射换能器（3）之间的距离。

【技术特征摘要】
1.一种精密测音装置，其特征在于：它包括控制器（1），控制器的输出口分别与电机（2）、发射换能器（3）的数据收入端连接，发射换能器（3）的输出端与接收换能器（4）的输入端连接，接收换能器（4）的输出端与信号处理电路（5）的输入端连接，信号处理电路（5）的输出端与相位差比较器（6）连接，包括支架，支架包括立式支撑杆（7）以及与立式支撑杆（7）相互垂直设置的水平支撑杆（8），在水平支撑杆（8）上设有测距装置（9）、安装杆（10），发射换能器（3）设置在立式支撑杆（7）上、接收换能器（4）设置在安装杆（10）上，发射换能器（3）与接收换能器（4）相对设置，测距装置（9）用于测量接收换能器（4）与发射换能器（3）之间的距离。2.根据权利要求1所述的一种精密测音装置，其特征在于：在支架的左右两侧均设有立式支撑杆（7），在两根立式支撑杆（7）之间横向设置螺杆（12），螺杆（12）与安装杆（10）螺纹配合连接，通过螺杆（12）的转动可使安装杆（10）水平移动，在螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：方依勇，郑启，张丽萍，刘航，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42