一种换能器特性检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种换能器特性检测装置及其检测方法，测试盒侧壁上设换能器固定孔；检测组件包括控制器、激发接收电路、阻抗分析器、切换开关、数据采集器；控制器分别与激发接收电路、阻抗分析器和切换开关电性连接，激发接收电路和阻抗分析器分别与切换开关一端电连接，切换开关另一端与换能器电性连接；数据采集器分别与激发接收电路和阻抗分析器电性连接。检测装置将用于换能器信号幅值特性检测与阻抗特性检测的装置合并，并通过保持温控箱内检测环境的温度稳定，使得阻抗特性检测和信号幅值特性检测的环境温度保持一致，使检测获得阻抗特性结果更准确地反映信号幅值特性检测中换能器的特性，有利于对换能器工作性能的评价。价。价。

【技术实现步骤摘要】
一种换能器特性检测装置及检测方法


[0001]本专利技术涉及一种换能器检测装置，尤其是涉及一种对换能器进行信号幅值特性和阻抗特性检测的换能器特性检测装置及检测方法。

技术介绍

[0002]换能器是一种能够将电能和声能相互转换的器件，广泛应用于工业、国防等不同行业领域。换能器的工作性能与声波传播介质密切相关。例如在对射时间差式超声波流量计中，在被测流体介质中设置一对换能器对向发射或接收超声波，由于超声波在介质中顺流和逆流传播时会因介质流动而加快或减慢，加快或减慢的幅度与介质流动的速率有关，因此测量顺流和逆流传播的时间差可以计算出介质的流动速率。为确保超声波流量计的计量准确，需要检测换能器的信号幅值特性和阻抗特性等工作特性。
[0003]换能器的信号幅值特性是指换能器所产生的有效信号的波形和信噪比等特性，阻抗特性是指换能器的电学阻抗特性。因为换能器功能材料的工作特性受到温度等环境条件的影响，因此需要检测换能器在适用范围内不同温度下的信号幅值特性和阻抗特性；另一方面，声波传播介质的温度和压力会影响其密度和声波传播速率，会间接影响换能器的信号幅值特性，控制环境温度和压力稳定对于换能器工作特性的检测十分重要。换能器工作时，其信号幅值特性和阻抗特性同时对其工作性能产生影响，期望在信号幅值特性和阻抗特性检测中采用相同的环境温度和压力条件，以便更准确地评价换能器的工作性能。
[0004]在换能器的信号幅值特性检测方面，现有技术一般针对单个换能器进行检测，检测其将电信号转换为声波信号或者将声波信号转换为电信号的信号幅值特性。但是对于对射式超声流量计应用场景，成对设置的换能器一次完整的信号传递转化过程包括换能器发射超声波环节和接收超声波并转换为电信号这两个环节，两个环节综合形成的信号幅值特性对于流量计的信号质量和计量准确性更为重要。现有的针对单个换能器的信号幅值检测方案无法反映成对换能器的阻抗匹配特性等因素在声波对射过程中信号幅值特性的影响，可能出现单射式检测反映换能器性能良好而对射式使用时性能劣化的情况。
[0005]现有的换能器检测设备通常是单功能设计的，需要采用多套检测设备以完成多种特性的检测，换能器需要不断在不同特性检测设备上重复拆装来完成换能器不同特性的检测，所需总耗时周期长、检测效率低，并且不便于保持各项检测过程中的环境条件不变。

技术实现思路

[0006]本专利技术为解决现有换能器的特性检测过程中，存在着检测设备的检测功能单一，由于换能器需要不断在不同特性检测设备上重复拆装，导致检测效率低、不便控制检测过程的温度和压力等环境条件等现状而提供的一种换能器特性检测装置及其方法，可将换能器信号幅值特性检测与阻抗特性检测结合，避免两个检测过程之间需要进行装拆测试，可以使阻抗特性检测和信号幅值特性检测的环境条件保持一致，使检测结果更准确地反映换能器的工作性能。
[0007]本专利技术为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种换能器特性检测装置，其特征在于：包括测试盒、温控箱和检测组件，测试盒置于温控箱内，测试盒侧壁上设置用于固定换能器的固定孔；检测组件包括控制器、激发接收电路、阻抗分析器、切换开关、数据采集器；控制器分别与激发接收电路、阻抗分析器和切换开关电性连接，激发接收电路和阻抗分析器分别与切换开关的一端电性连接，切换开关的另一端与换能器电性连接，切换开关用于控制激发接收电路或阻抗分析器是否与换能器连接；数据采集器分别与激发接收电路和阻抗分析器电性连接，用于采集激发接收电路与阻抗分析器的测量数据。实现不操作温控箱的前提下切换换能器的信号幅值特性检测和阻抗特性检测功能，以及多换能器的依次检测；保持整个检测过程中的环境温度和压力稳定，减小因环境条件改变造成换能器工作特性改变而导致的检测误差，提高换能器工作特性检测的精度和有效性。
[0008]作为优选，所述测试盒侧壁合围形成测试腔，侧壁上设置气孔，气孔连通测试盒内的测试腔与温控箱内腔体。减小温控箱内的气流对测试盒内超声波传播的影响；平抑温度波动带来的测试腔内压力改变，减小压力改变对超声波传播的影响；提高换能器工作特性检测的精度。
[0009]作为优选，所述的气孔直径在1mm～5mm范围内。减小经气孔流动的气流对超声波传播的影响；提高换能器工作特性检测的精度。
[0010]作为优选，用于固定换能器的所述固定孔同轴心地成对分布于测试盒的对侧壁面上；进行换能器信号幅值特性检测时，换能器成对地安装于测试盒对侧壁面上的对应固定孔。实现对射式换能器信号幅值特性检测，使换能器对的匹配特性被纳入检测评价范围，提高换能器信号幅值特性检测的有效性。
[0011]作为优选，所述的切换开关由两个切换子开关组成，每个切换子开关由一个双向开关和多个单向开关组成，双向开关的双接点一端分别与激发接收电路和阻抗分析器电性连接，双向开关单接点一端与多个并联的单向开关电性连接，单向开关的另一端用于与换能器连接。实现自动化的检测功能切换和被测换能器切换，有利于保持检测环境条件稳定，提高换能器工作特性检测的精度和有效性，提高检测效率。
[0012]作为优选，所述双向开关和单向开关是信号继电器。保证断开开关时没有漏电流，避免产生噪声电信号或者不期望地激发换能器产生噪声声波干扰检测，提高换能器工作特性检测的精度。
[0013]作为优选，所述测试盒包括压紧件，压紧件通过磁性吸引将换能器压紧固定于所述固定孔内。提高换能器装拆的便利性，提高换能器批量检测的工作效率。
[0014]一种换能器特性检测方法，包括如下检测步骤：A1.将待检测的换能器成对安装于测试盒上的固定孔；A2.将安装有换能器的测试盒置于温控箱内；A3.设定温控箱温度，待温控箱内温度达到设定值并保持稳定后，进行信号幅值特性检测，或进行阻抗特性检测，信号幅值特性检测和阻抗特性检测的执行先后顺序可任意调换；A4.执行信号幅值特性检测，通过控制器控制切换开关，使激发接收电路与成对安装的一对换能器电性连接；一次信号幅值特性检测过程包括至少一次正向激发检测过程和至少一次反向激发检测过程；激发接收电路在控制器的控制下，驱动一侧的换能器发射声
波信号，相对一侧的换能器接收声波信号并将其转化为电信号，随后由激发接收电路和数据采集器采集电信号的幅值特性信息，完成一次正向激发过程检测；然后，激发接收电路驱动另一侧的换能器发射声波信号，相对一侧的换能器接收声波信号并将其转化为电信号，随后由激发接收电路和数据采集器采集电信号的幅值特性信息，完成一次反向激发过程检测；A5.保持温控箱温度不变，执行阻抗特性检测，通过控制器控制切换开关使阻抗分析器与测试盒中的任意一个换能器电性连接；阻抗分析器测量换能器的阻抗特性，随后由数据采集器采集阻抗特性信息。
[0015]作为优选，还可以在执行A1～A5步骤之后执行下述B1步骤实现多组换能器的批量检测：B1.执行完一对换能器的信号幅值特性检测后，保持温控箱内温度不变，控制器控制切换开关，使下一对换能器与激发接收电路电性连接，对其进行信号幅值特性检测检测；执行完一对换能器的阻抗特性检测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种换能器特性检测装置，其特征在于：包括测试盒、温控箱和检测组件，测试盒置于温控箱内，测试盒侧壁上设置用于固定换能器的固定孔；检测组件包括控制器、激发接收电路、阻抗分析器、切换开关、数据采集器；控制器分别与激发接收电路、阻抗分析器和切换开关电性连接，激发接收电路和阻抗分析器分别与切换开关的一端电性连接，切换开关的另一端与换能器电性连接，切换开关用于控制激发接收电路或阻抗分析器是否与换能器连接；数据采集器分别与激发接收电路和阻抗分析器电性连接，用于采集激发接收电路与阻抗分析器的测量数据。2.按照权利要求1所述的换能器特性检测装置，其特征在于：所述测试盒侧壁合围形成测试腔，侧壁上设置气孔，气孔连通测试盒内的测试腔与温控箱内腔体。3.按照权利要求2所述的换能器特性检测装置，其特征在于：所述的气孔直径在1mm～5mm范围内。4.按照权利要求1所述的换能器特性检测装置，其特征在于：用于固定换能器的所述固定孔同轴心地成对分布于测试盒的对侧壁面上；进行换能器信号幅值特性检测时，换能器成对地安装于测试盒对侧壁面上的对应固定孔。5.按照权利要求1所述的换能器特性检测装置，其特征在于：所述的切换开关由两个切换子开关组成，每个切换子开关由一个双向开关和多个单向开关组成，双向开关的双接点一端分别与激发接收电路和阻抗分析器电性连接，双向开关单接点一端与多个并联的单向开关电性连接，单向开关的另一端用于与换能器连接。6.按照权利要求5所述的换能器特性检测装置，其特征在于：所述双向开关和单向开关是信号继电器。7.按照权利要求1所述的换能器特性检测装置，其特征在于：所述测试盒包括压紧件，压紧件通过磁性吸引将换能器压紧固定于所述固定孔内。8.一种换能器特性检测方法，其特征在于包括如下检测步骤：A1.将待检测的换能器成对安装于测试盒上的固定孔；A2.将安装有换能器的测...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝泽仁，丁庆胜，徐婵娜，叶林森，沈凡，
申请(专利权)人：浙江启尔机电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：