[發(fā)明專利]一種利用聲懸浮液滴測量液體中聲壓振幅的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710132675.5
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN107014476B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅小明;曹聚杭;閆海鵬;何利民;呂宇玲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 青島海昊知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所有限公司 37201
• 代理人: 張中南;邱岳

一種利用聲懸浮液滴測量液體中聲壓振幅的方法。該方法首先將連續(xù)相液體加入透明矩形槽體，使用微量移液器向連續(xù)相液體中滴加微小不互溶液滴，開啟超聲波換能器并調(diào)節(jié)功率放大器輸出功率，使液滴在連續(xù)相液體中恰好懸浮；通過設(shè)置在矩形槽側(cè)方位的高速攝像儀拍攝微小液滴的圖片1，隨后使高速攝像儀沿其焦距方向水平移動，拍攝設(shè)有刻度的槽體前面板的圖片2，對圖片1和2進行圖像處理分析，數(shù)據(jù)化液滴在該電功率下的懸浮位置，增大功率放大器輸出功率，依次得到微小液滴在不同電功率下的懸浮位置，最終通過理論公式反算得到不同超聲電功率下聲壓振幅大小。本發(fā)明的聲壓振幅測量方法克服了水聽器測量聲壓振幅存在的諸多問題，且準確性好、適用性強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用聲懸浮液滴測量液體中聲壓振幅的方法，用于測量連續(xù)相液體中的聲壓振幅，屬于聲學(xué)測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聲壓參數(shù)是眾多工程應(yīng)用與實驗研究中的關(guān)鍵參數(shù)，因此聲壓參數(shù)的測量一直是聲學(xué)測量技術(shù)中研究的重點。目前液體中聲壓振幅的測量主要采用聲強測量儀法與水聽器法，其中，聲強測量儀法測量聲壓振幅的基本原理為利用聲強測量儀測量得到給定電功率條件下液體中的聲強值，再根據(jù)聲強I與聲壓振幅P_a之間的換算關(guān)系，即得到液體中聲壓振幅的大小。但由于聲強測量儀體積較大，致使在測量較小體積內(nèi)的聲壓振幅時嚴重改變了原有聲場，測量結(jié)果與實際情況嚴重不符。基于水聽器法的測量方式主要包括兩種：壓電水聽器法和光纖水聽器法。壓電水聽器法能較準確的測量較低功率下的聲壓振幅，但在高功率條件下測量點處產(chǎn)生溫度上升、沖擊波、聲流與聲空化等非線性效應(yīng)容易造成傳感器靈敏度下降，甚至損壞水聽器，且由于水聽器自身有一定的體積，會對原有連續(xù)相液體中的聲場分布產(chǎn)生一定的干擾，也使得聲壓振幅的測量值不準確；光纖水聽器法需要在測量處放置光纖傳感器，由于光纖傳感器與連續(xù)相液體之間往往存在空隙，空隙中的氣體充當(dāng)了空化核，這極易使測量處產(chǎn)生空化，導(dǎo)致測量結(jié)果與實際聲壓振幅不一致。因此設(shè)計一種準確性好適用性強的懸浮液滴聲壓振幅測量方法十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種利用聲懸浮液滴測量液體中聲壓振幅的方法，用于測量連續(xù)相液體中聲壓振幅的大小，為聲壓測量提供一種準確性好適用性強的新方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種利用聲懸浮液滴測量液體中聲壓振幅的方法，其特征在于包括以下步驟：該方法首先將連續(xù)相液體加入前面板設(shè)有刻度的透明矩形槽體，使用微量移液器向連續(xù)相液體中滴加微小的與連續(xù)相液體不互溶的液滴，開啟位于矩形透明槽體底部的超聲波換能器，并通過功率放大器調(diào)節(jié)超聲波換能器的輸出功率，使得液滴在連續(xù)相液體中恰好懸浮；通過設(shè)置在矩形槽側(cè)方位的高速攝像儀拍攝微小液滴的圖片1，此時小液滴位于高速攝像儀的焦距處；隨后使高速攝像儀沿其焦距方向水平移動，使矩形槽體的刻度位于高速攝像儀的焦距處，拍攝矩形槽體前面板的圖片2，對圖片1和圖片2進行圖像處理分析，數(shù)據(jù)化液滴在該電功率下的懸浮位置；逐漸增大功率放大器輸出功率，依次得到微小液滴在不同電功率下的懸浮位置，高速攝像儀重復(fù)拍攝微小液滴與前面板的圖片，進行圖像處理，數(shù)據(jù)化液滴在不同電功率下的懸浮位置；最后通過液滴的懸浮位置來反算連續(xù)相中不同超聲電功率下聲壓振幅的大小，位置越接近壓力波節(jié)，連續(xù)相中的聲壓振幅越大。

進一步，如上述所述的利用聲懸浮液滴測量液體中聲壓振幅的方法，其中，所述加入矩形槽體中的連續(xù)相液體高度為連續(xù)相液體中半波長的整數(shù)倍，以此在連續(xù)相液體中建立駐波場。

進一步，如上述所述的利用聲懸浮液滴測量液體中聲壓振幅的方法，其中，所述使用微量移液器向連續(xù)相液體中滴加微小不互溶液滴，通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，液滴粒徑的大小對懸浮位置沒有影響，這里推薦施加的液滴直徑大小在700μm到2400μm之間。

進一步，如上述所述的利用聲懸浮液滴測量液體中聲壓振幅的方法，其中，所述調(diào)節(jié)功率放大器的輸出功率，使得液滴在液體中恰好懸浮，此處液滴恰好懸浮的超聲電功率為懸浮液滴需要的最小功率，對應(yīng)液滴的懸浮位置為壓力波節(jié)下方λ/8處。