用于测量波导管内介质声速的测量系统及声速测量方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于测量波导管内介质声速的测量系统及声速测量方法，该测量系统包括：信号发生装置，所述信号发送装置用于产生第一电信号和第二电信号；波导管，所述波导管内设置有介质；第一换能器，所述第一换能器位于波导管的第一端，所述第一换能器用于接收第一电信号，并将第一电信号转换成声波信号，使得所述声波信号从波导管的第一端传到第二端；第二换能器，所述第二换能器位于波导管的第二端，并将声波信号转换成第一转换电信号；声波接收装置，所述声波接收装置用于接收第一转换电信号和第二电信号；采用该结构的用于测量波导管内介质声速的测量系统，相较于现有的测量系统，降低了干扰参数，提高了声速的测量精度。提高了声速的测量精度。提高了声速的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
用于测量波导管内介质声速的测量系统及声速测量方法


[0001]本专利技术属于领域，特别是涉及一种用于测量波导管内介质声速的测量系统及声速测量方法。

技术介绍

[0002]随着声学技术的快速发展，测量声学技术在实际随着声学的迅速发展,检测声学在实际应用中也越来越广泛，在探伤、定位、测距、流体测速、无损检测等声学检测领域中声速的测量尤为重要。而其中测量管道中的声速是一件基础但又十分有意义的研究工作。
[0003]目前对于波导管中介质声速测量主要采用的原理有驻波共振法、相位比较法和时差法。驻波共振法的测量原理是保持管内液面高度不变，将水听器固定在管内介质中心，上下移动，测量出驻波场内两个相邻波谷或波峰之间的距离d，即可计算出声速c1＝2d
×
f。相位比较法也是将水听器固定在管内介质中心并上下移动，通过观看示波器上发射和接收的信号波形两次重合时，水听器移动的距离为波长λ，故声速为c2＝λ
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f。而时差法是一种简单可靠的测量声速的方法，通过测量一个脉冲波传播一定距离d2所需要的时间t来计算声速：c3＝d2/t。
[0004]上述三种方法的优点是原理简单直观，却各自都有缺点：驻波共振法——会因为插入水听器的散射现象引起管内驻波场发生变化导致驻波场场波谷与波谷之间或者波峰与波峰之间位置测量不准，从而影响声速的测量精度。相位比较法也有相同的问题，并且也都存在读数不准的问题，因为难以精确读取水听器移动的距离。时差法——目前时差法大多采用的是回波测量时差法，但也存在一个问题就是当脉冲波碰到管底产生回波开始传输时在碰到任何有缺陷的地方时极易发生模态转换，导致波形变化，而时差法是通过对比发出波和回波相同波形之间的时间，故回波的波形变化会影响到声速的测量精度。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于测量波导管内介质声速的测量系统，能提高波导管内介质声速的测量精度。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种用于测量波导管内介质声速的测量系统，包括：
[0007]信号发生装置，所述信号发送装置用于产生第一电信号和第二电信号；
[0008]波导管，所述波导管内设置有介质；
[0009]第一换能器，所述第一换能器位于波导管的第一端，所述第一换能器用于接收第一电信号，并将第一电信号转换成声波信号，使得所述声波信号从波导管的第一端传到第二端；
[0010]第二换能器，所述第二换能器位于波导管的第二端，并将声波信号转换成第一转换电信号；
[0011]声波接收装置，所述声波接收装置用于接收第一转换电信号和第二电信号。
[0012]可选地，所述信号发生装置包括：
[0013]信号发生器，所述信号发生器用于产生第一电信号和第二电信号；
[0014]第一容器，所述第一容器连通波导管的第一端，并用于储存介质，所述第一换能器设置于第一容器内。
[0015]可选地，所述信号接收装置包括：
[0016]第二容器，所述第二容器连通于波导管的第二端，并用于储存介质，所述第二换能器设置于第二容器内；
[0017]示波器，所述示波器分别接收第一转换信号和第二信号。
[0018]可选地，所述波导管的长度可调；
[0019]所述波导管包括第一导管、连接管和第二导管，所述第一导管的第一端连通第一容器，所述第二导管的第二端连通第二容器，所述连接管的两端分别与第一导管的第二端、第二导管的第一端连通；
[0020]其中，所述连接管与第一导管或第二导管之间通过管螺纹连接，使波导管的长度可调。
[0021]可选地，所述波导管还包括声波导入管和声波导出管，所述声波导入管设置于第一导管的第一端，并用于将第一换能器产生的声波信号导入第一导管内；
[0022]所述声波导出管设置于第二导管的第二端，并用于将第二导管内的声波信号导向第二换能器。
[0023]可选地，所述第一容器内设置有用于调节介质温度的恒温器。
[0024]可选地，所述信号发生装置还包括信号放大器和阻抗匹配器，所述信号放大器和阻抗匹配器沿第一电信号传输方向依次设置于信号发生器和第一换能器之间。
[0025]可选地，所述测量系统还包括支架，所述第一容器和第二容器均设置于支架上。
[0026]本专利技术还提供一种声速测量方法，包括：
[0027]提供信号发生器，用于产生第一电信号和第二电信号；
[0028]提供第一换能器，用于将第一电信号转换成声波信号；
[0029]提供波导管，所述波导管的长度为L，所述波导管内充满介质；
[0030]提供第二换能器，用于将声波信号转换成第一转换电信号；
[0031]提供示波器，用于接收第一转换电信号和第二电信号，得到第一转换电信号和第二电信号之间的时间差t；
[0032]其中，声波在波导管内介质中的声速v＝L/t。
[0033]可选地，所述波导管的长度L可调。
[0034]如上所述，本专利技术的用于测量波导管内介质声速的测量系统及声速测量方法，具有以下有益效果：
[0035]采用该结构的用于测量波导管内介质声速的测量系统，相较于现有的测量系统，降低了干扰参数，提高了声速的测量精度，同时，还具有结构简单，便于生产制造的优点。
[0036]采用该声速测量方法，提高了声波信号在介质中声速的测量精度，同时，还简化了测量步骤，消除了干扰参数。
附图说明
[0037]图1为本专利技术实施例中用于测量波导管内介质声速的测量系统的结构示意图；
[0038]图2为本专利技术实施例中波导管的结构示意图。
具体实施方式
[0039]如图1
‑
2所示，本专利技术提供一种用于测量波导管内介质声速的测量系统，包括信号发生装置1、波导管2、第一换能器3、第二换能器4和声波接收装置5，该信号发生装置1用于产生第一电信号和第二电信号，该第一电信号和第二电信号为相同的电信号；该波导管2内充满介质，该第一换能器3位于波导管2的第一端，这里所说的波导管的第一端为波导管的入口端(图1中的左端)，该第一换能器3用于接收第一电信号，并将第一电信号转换成声波信号，使得该声波信号从波导管的第一端(波导管的入口)进入，经过波导管内的介质后，再从波导管2的第二端(波导管的出口)流出；该第二换能器4位于波导管2的第二端，这里所说的波导管的第二端为波导管的出口端(图1中的右端)，该第二换能器4用于将经过波导管内介质的声波信号转换成第一转换电信号；该信号接收装置5用于接收第二换能器4发出的第一转换电信号和信号发生装置1发出的第二电信号。
[0040]在实际使用过程中，首先通过信号发生装置1产生第一电信号和第二电信号，第一换能器3接收第一电信号，并将第一电信号转换成声波信号，声波信号从波导管2的入口进入，流经波导管内的介质，并从波导管2的出口流出，第二换能器4将从波导管的出口流出的超声波转换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量波导管内介质声速的测量系统，其特征在于，包括：信号发生装置，所述信号发送装置用于产生第一电信号和第二电信号；波导管，所述波导管内设置有介质；第一换能器，所述第一换能器位于波导管的第一端，所述第一换能器用于接收第一电信号，并将第一电信号转换成声波信号，使得所述声波信号从波导管的第一端传到第二端；第二换能器，所述第二换能器位于波导管的第二端，并将声波信号转换成第一转换电信号；声波接收装置，所述声波接收装置用于接收第一转换电信号和第二电信号。2.根据权利要求1所述的用于测量波导管内介质声速的测量系统，其特征在于，所述信号发生装置包括：信号发生器，所述信号发生器用于产生第一电信号和第二电信号；第一容器，所述第一容器连通波导管的第一端，并用于储存介质，所述第一换能器设置于第一容器内。3.根据权利要求2所述的用于测量波导管内介质声速的测量系统，其特征在于，所述信号接收装置包括：第二容器，所述第二容器连通于波导管的第二端，并用于储存介质，所述第二换能器设置于第二容器内；示波器，所述示波器分别接收第一转换信号和第二信号。4.根据权利要求3所述的用于测量波导管内介质声速的测量系统，其特征在于：所述波导管的长度可调；所述波导管包括第一导管、连接管和第二导管，所述第一导管的第一端连通第一容器，所述第二导管的第二端连通第二容器，所述连接管的两端分别与第一导管的第二端、第二导管的第一端连通；其中，所述连接管与第一导管或第二导管之间通过管螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏仁杰，丁轩，于扬新，熊锋，
申请(专利权)人：重庆医科大学，
类型：发明
国别省市：