本申请公开了一种基于亚波长尺度的声波导管中声衰减系数测量装置及方法，其中测量装置包括：水槽，用于装载液体；波导管，位于所述水槽内；具有一个输入端和多个输出端；所述输入端上设置有固液耦合器；多个所述输出端沿直线依次设置；超声换能器，位于所述水槽内，靠近所述固液耦合器；高灵敏压电水听器，位于所述波导管的输出端内；信号发生器，与所述超声换能器连接。本申请的一个技术效果在于，可以将超声信号在波导管中传播的声衰减系数测量出来，并且测量准确度高。准确度高。准确度高。
【技术实现步骤摘要】
基于亚波长尺度的声波导管中声衰减系数测量装置及方法
[0001]本申请属于超声
，具体地说，涉及一种基于亚波长尺度的声波导管中声衰减系数测量装置及方法。
技术介绍
[0002]超声波在介质中传播时，随着传播距离的距离，超声波的能量逐渐减弱，其衰减的程度与声波的扩散、散射及吸收等因素有关。人们为了最大程度减少超声波传输的能量损耗，波导中导波的研究开始慢慢受到重视。根据声波导管理论，当波导管的内径小于波长时，在这种亚波长尺度下，管中将传播一维平面纵波。此时超声波在管中不会碰到界面，也不会发生反射折射，会直接穿过管中，最终超声波通过波导管后能量的损耗非常低。所以准确的测量这种亚波长尺度下的声波导管中的声衰减系数对未来波导管无损传输领域的应用至关重要，从而有必要提出这样一种基于亚波长尺度的声波导管中声衰减系数的测量装置及方法。
[0003]实际上衰减是一个很难测量的物理量，目前有一种测量声衰减系数的方法是通过四传感法测量复波数，复波数是声学中非常重要的参数，它包含材料的声衰减系数。四传感器法其实是在传统的驻波管测量法基础上增加了一段透射管，在声管上分别安装了两个传感器测量反射波和透射波并采用了吸声末端，这样被测样品前后表面的声压就可以很方便的由入射波、反射波和透射波表示，用这种方法测的材料复波数的虚部就表示声衰减系数，但是这种方法一方面由于低频时相位读数相对误差大另一方面由于吸声末端在低频时吸声性能差会产生二次反射与透射，所以测的声衰减系数离散性大，计算误差较大。
[0004]另一种有效测量介质中超声衰减系数的方法是光声方法，该方法采用高能量激光脉冲激发表面波，通过换能器每隔0.5mm获取采样信号，对信号进行滤波、FFT等处理最终得到介质声衰减系数。但是该方法受到采样频率以及滤波器窗宽的限制，因此也不能准确的得到声衰减系数。上述方法不管是从增加传感器的角度还是从表面波信号频谱计算的角度出发总会造成较大的计算误差或者实验误差，并且都会受到低频率的影响，从而无法从亚波长尺度准确测量声波导管中声衰减系数大小。
技术实现思路
[0005]本申请的一个目的在于提供了一种基于亚波长尺度的声波导管中声衰减系数测量装置的新技术方案。
[0006]根据本申请的一个方面，本身请提供一种基于亚波长尺度的声波导管中声衰减系数测量装置，包括：
[0007]水槽，用于装载液体；
[0008]波导管，位于所述水槽内；具有一个输入端和多个输出端；所述输入端上设置有固液耦合器；多个所述输出端沿直线依次设置；
[0009]超声换能器，位于所述水槽内，靠近所述固液耦合器；
[0010]高灵敏压电水听器，位于所述波导管的输出端内；
[0011]信号发生器，与所述超声换能器连接。
[0012]可选地，还包括功率放大器，所述超声换能器和所述信号发生器通过所述功率放大器连接。
[0013]可选地，还包括示波器，所述示波器分别与所述信号发生器和所述高灵敏压电水听器连接。
[0014]可选地，还包括固定组件，所述固定组件被配置为分别固定所述波导管、超声换能器，使得所述固液耦合器和所述超声换能器不直接接触。
[0015]可选地，所述固液耦合器为喇叭形结构，其广口喇叭端朝向所述超声换能器。
[0016]可选地，所述波导管的内径小于75mm。
[0017]可选地，所述波导管具有七个输出端。
[0018]可选地，所述波导管上相邻输出端的间距为50cm。
[0019]根据本申请的另一个方面，本申请还提供一种上述的测量装置的声波导管中声衰减系数测量方法，包括以下步骤：
[0020]通过所述信号发生器发射脉冲信号至所述超声换能器；
[0021]所述超声换能器将所述脉冲信号转换为超声信号，通过所述固液耦合器传递至所述波导管内；
[0022]依次在所述波导管的输出端通过所述高灵敏压电水听器接收所述波导管内传播的超声信号，并记录所述超声信号的幅值与传播时间的关系；
[0023]通过对所述脉冲信号和所述高灵敏压电水听器接收的超声信号进行计算处理，得到超声信号基于亚波长尺度的声波导管中传播的声衰减曲线，拟合得到声衰减系数大小。
[0024]可选地，所述高灵敏压电水听器在多个所述输出端上的位置相对于所述波导管的主体距离相等。
[0025]本申请的一个技术效果在于，可以将超声信号在波导管中传播的声衰减系数测量出来，并且测量准确度高。
附图说明
[0026]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0027]图1是本申请一些实施例的连接关系示意图；
[0028]图2是本申请一些实施例的方法步骤流程图；
[0029]图中：1超声换能器，2高灵敏压电水听器，3波导管，31输入端，32输出端，4水槽，5固液耦合器，6固定组件，7信号发生器，8功率放大器，81阻抗匹配器，9示波器。
具体实施方式
[0030]以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
[0031]本专利技术提供一种基于亚波长尺度的声波导管3中声衰减系数测量装置，在一些实施例中，参考图1，包括超声换能器1，高灵敏压电水听器2、波导管3、水槽4和信号发生器7。
[0032]所述水槽4作为容器，用于装载液体，通常为水。
[0033]所述波导管3位于所述水槽4内。所述波导管3具有一个输入端31和多个输出端32，多个所述输出端32沿直线依次设置；所述输入端31上设置有固液耦合器5。在一些实施例中，所述波导管3具有一个输入端31和7个输出端32，相邻输出端32的间距为50cm；间距50cm左右比较适中，间距太小两个输出端之间接收信号会有干扰；间距太大声波的衰减距离不够长。在一些实施例中，所述固液耦合器5为一简单的喇叭口结构，利用菲涅耳衍射原理，将声波导入到声波导管中并测量其声速。
[0034]所述超声换能器1位于所述水槽4内，靠近所述固液耦合器5设置，当所述超声换能器1发出超声信号时，所述超声信号能够被所述固液耦合器5耦合传导至所述波导管3内。
[0035]所述高灵敏压电水听器2位于所述波导管3上靠近输入端31的输出端32内，用于捕捉所述输出端32内的超声信号。
[0036]所述信号发生器7与所述超声换能器1连接，当所述信号发生器7发出脉冲信号时，能够被所述超声换能器1将所述脉冲信号转换为超声信号。
[0037]本装置在使用时，参考图1和图2：
[0038]S1，通过所述信号发生器7产生猝发脉冲信号，至所述超声换能器1；
[0039]S2，所述超声换能器1将所述脉冲信号转换为超声信号，即将电信号转换为声信号，通过所述固液耦合器5传递至所述波导管3的输入端31内；声波沿着本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于亚波长尺度的声波导管中声衰减系数测量装置，其特征在于，包括：水槽，用于装载液体；波导管，位于所述水槽内；具有一个输入端和多个输出端；所述输入端上设置有固液耦合器；多个所述输出端沿直线依次设置；超声换能器，位于所述水槽内，靠近所述固液耦合器；高灵敏压电水听器，位于所述波导管的输出端内；信号发生器，与所述超声换能器连接。2.根据权利要求1所述的基于亚波长尺度的声波导管中声衰减系数测量装置，其特征在于，还包括功率放大器，所述超声换能器和所述信号发生器通过所述功率放大器连接。3.根据权利要求1所述的基于亚波长尺度的声波导管中声衰减系数测量装置，其特征在于，还包括示波器，所述示波器分别与所述信号发生器和所述高灵敏压电水听器连接。4.根据权利要求1所述的基于亚波长尺度的声波导管中声衰减系数测量装置，其特征在于，还包括固定组件，所述固定组件被配置为分别固定所述波导管、超声换能器，使得所述固液耦合器和所述超声换能器不直接接触。5.根据权利要求1所述的基于亚波长尺度的声波导管中声衰减系数测量装置，其特征在于，所述固液耦合器为喇叭形结构，其广口喇叭端朝向所述超声换能器。6.根据权利要求1所述的基于亚波...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁轩，苏仁杰，林玲，于扬新，
申请(专利权)人：重庆医科大学，
类型：发明
国别省市：
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