【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体声学法测温，具体涉及一种多声学谐振频率同步测量的热力学温度测量装置及方法。
技术介绍
1、气体声学原级测温方法一方面可在实验室环境下获得准确的热力学温度，用于对物理真实的认识和国际温标的修订，另一方面可在特殊场景下实现温度的零溯源即免校准测量。发展实用化的气体声学原级测温方法，测量速度是关键因素之一，提升该方法对热力学温度测量的效率，使其能满足现场测量对测量时间的需求，可为其进一步广泛使用奠定重要基础。
2、气体声学原级测温方法基于气体(通常采用单原子气体)声速的热力学关系实现，气体声速通过测量气体在谐振腔(一般为圆球或圆柱)内的声学谐振频率，结合腔体尺寸获得。由于气体在腔体内的边界层效应、壳体振动、腔体几何形状非理想因素等影响，不同模式声学谐振频率的测量存在一定差异，通常要测量多个模式下的声学共振频率。一般测量方法是对于单个模式的声学共振频率进行逐一测量，因此单个温度点测量时间较长，在实用化应用方面存在限制。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种多声学谐振频率同步测量的热力学温度测量装置及方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、多声学谐振频率同步测量的热力学温度测量装置，包括信号发生模块、混频模块、电压放大器、声学共鸣腔、声学换能器、声学接收器、信号解调模块和信号处理模块；
4、所述信号发生模块用于同时产生两个以上不同频率的正弦电压信号；各个不同频率的正弦电压信号用于
5、所述混频模块用于将信号发生模块产生的各个正弦电压信号进行混频与滤波，相加得到一个混频后的电压信号；
6、所述电压放大器用于对电压信号进行增强；
7、声学共鸣腔的内部充有气体，声学换能器与声学接收器分别安装于声学共鸣腔的上端盖和下端盖；声学换能器用于接收经过电压放大器增加后的电压信号，通过机械振动产生与各个正弦电压信号相同频率的声波，声波在声学共鸣腔中建立声场，使声学共鸣腔内部的气体产生相应频率的振动实现共振，共振频率随气体温度变化而变化；声学接收器用于接收声学共鸣腔内部气体产生的声压信号，并将声压信号转化为电压信号；
8、所述信号解调模块用于接收信号发生模块输出的各个正弦电压信号以及声学接收器输出的电压信号，以各个正弦电压信号作为频率参考，解调声学接收器发出的电压信号，将多种声学模式的有用信号分别从噪声干扰中提取分离出来；
9、信号处理模块用于对信号解调模块解调得到的多种声学模式的有用信号进行处理，分别得到对应的声学谐振频率信号，各个声学谐振频率信号的信号频率范围分别与各个正弦电压信号的扫频范围相同；信号处理模块对各个声学谐振频率信号进行计算获得对应的热力学温度测量结果，将各个热力学温度测量结果进行加权平均得到最终的热力学温度测量结果。
10、进一步地，所述声学换能器采用压电陶瓷换能器，所述声学接收器采用压电陶瓷换能器或麦克风。
11、本专利技术还提供一种利用上述装置的多声学谐振频率同步测量的热力学温度测量方法，具体过程为：
12、所述信号发生模块同时产生两个以上不同频率的正弦电压信号；
13、所述混频模块将信号发生模块产生的各个正弦电压信号进行混频与滤波，相加得到一个混频后的电压信号；
14、所述电压放大器对电压信号进行增强；
15、声学换能器接收经过电压放大器增加后的电压信号，通过机械振动产生与各个正弦电压信号相同频率的声波，声波在声学共鸣腔中建立声场，使声学共鸣腔内部的气体产生相应频率的振动实现共振，共振频率随气体温度变化而变化；声学接收器接收声学共鸣腔内部气体产生的声压信号，并将声压信号转化为电压信号；
16、所述信号解调模块接收信号发生模块输出的各个正弦电压信号以及声学接收器输出的电压信号，以各个正弦电压信号作为频率参考，解调声学接收器发出的电压信号，将多种声学模式的有用信号分别从噪声干扰中提取分离出来；
17、信号处理模块对信号解调模块解调得到的多种声学模式的有用信号进行处理，分别得到对应的声学谐振频率信号；
18、信号处理模块对各个声学谐振频率信号进行计算获得对应的热力学温度测量结果，将各个热力学温度测量结果进行加权平均得到最终的热力学温度测量结果。
19、本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出了多声学谐振频率同步测量的装置及方法，通过同时进行两个以上声学谐振频率的激励和测量，在确保测量信噪比的同时，可以显著加快气体声学法测量热力学温度的效率，有效解决气体声学测温方法测量时间长的问题。
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1.多声学谐振频率同步测量的热力学温度测量装置，其特征在于，包括信号发生模块、混频模块、电压放大器、声学共鸣腔、声学换能器、声学接收器、信号解调模块和信号处理模块；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述声学换能器采用压电陶瓷换能器，所述声学接收器采用压电陶瓷换能器或麦克风。
3.一种利用权利要求1-2任一所述装置的多声学谐振频率同步测量的热力学温度测量方法，其特征在于，具体过程为：
【技术特征摘要】
1.多声学谐振频率同步测量的热力学温度测量装置，其特征在于，包括信号发生模块、混频模块、电压放大器、声学共鸣腔、声学换能器、声学接收器、信号解调模块和信号处理模块；
2.根据权利要求1所述的装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢力，郭家琛，冯晓娟，于滢，张金涛，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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