[發明專利]一種超常條件下液體介質內聲場測定方法

有效

• 申請號: 201811379760.2
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109506769B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 于洋;翟薇;王建元;魏炳波
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 西安啟誠專利知識產權代理事務所(普通合伙) 61240
• 代理人: 李艷春

本發明公開了一種超常條件下液體介質內聲場測定方法，包括步驟：一、采用浸入超常條件液體介質內的波導桿將超常條件液體介質中的聲場信息傳導到聲波耦合劑中；二、采用水聽器采集聲波耦合劑中的聲場信息，轉換為電信號并傳輸給數據采集處理系統；三、數據采集處理系統對水聽器輸出的電信號進行處理，得到超常條件液體介質內的聲場信息。本發明方法步驟簡單，實現方便，能夠方便地檢測超常條件下液體介質內的聲信號，且通過對水聽器輸出的電信號進行衰減補償，提高了檢測的準確性和自適應性，解決了現有技術中的測量方法無法在超常條件下液體介質內檢測聲信號及檢測準確度不夠高的問題。

技術領域

本發明屬于聲場測定技術領域，具體涉及一種超常條件下液體介質內聲場測定方法。

背景技術

一方面，振動在金屬凝固領域中的應用研究引起了人們的廣泛重視，振動凝固是對凝固過程中的金屬液施加振動，使鑄件結晶組織因受振動而細化，鑄件殘余應力降低并均勻化，力學性能提高；另一方面，將振動施加于化學反應中，用于調控化學反應過程，也引起了人們的廣泛重視。

在上述金屬凝固過程和化學反應過程中，聲場強度大小和分布決定了振動施加的效果，是非常關鍵的參數。但是目前人們只是以施加振動所消耗的電功率來定性判斷施加振動的強弱。對液體中實際導入的振動能量大小和分布無法精確表征。這就導致了無法定量的分析所施加在液體中的振動本征特性與產生的對金屬凝固過程或化學反應過程的影響效果之間的直接關系，嚴重制約了振動凝固和振動調控化學反應技術的發展。

目前，存在的主要困難是振動凝固中的熔體一般具有高溫環境(如鋁合金熔點600℃以上，銅合金熔點1000℃以上，鋼鐵達到了1400℃)，化學反應過程通常具有腐蝕性環境，這樣的高溫環境和腐蝕性環境都屬于超常條件。目前的聲場測定方法尚無法適用于超常條件下的液體介質。目前的液體內部聲場測試方法，主要有三大類：1.直接測量法，2.間接測量法，3.全息化技術測量法。其中，直接測量法可以有效的定量實時測量聲場信息，其主要實現手段有：

(1)水聽器法：該方法就是將液體中的聲壓信號通過直接插入液體的水聽器轉換為電信號。水聽器按照作用原理可分為壓電水聽器、磁致伸縮水聽器和光纖水聽器。一般最常用的是壓電式水聽器，其工作原理為壓電效應。該方法適合測量高強度超聲場，但是由于壓電原件結構設計上的難度，以及儀器自身原因使得用該方法測得的數據與理論值會有一定偏差。

(2)熱敏測量法：在吸收材料(例如蓖麻油、聚乙烯、硅橡膠等)中置入熱電轉換元件(熱敏電阻或者熱電偶)，然后將其放入聲場中，聲能在吸收材料中轉換為熱能，于是可以通過測量熱敏電阻的阻值變化或熱電偶的輸出電壓，從而得到所要測得相對聲壓值。該方法不受空化影響，對電干擾不靈敏。

但是，上述的直接測量方法，均只適合于常溫、中低溫或者無腐蝕待測環境中聲場的檢測，在高溫、腐蝕環境等超常條件下，都會造成放置于液體中的傳感部分失效或者損壞，還無法穩定可靠地實現超常條件下液體介質內聲場測定，而且，現有技術中，還缺乏合適的能夠對水聽器輸出的電信號進行衰減補償的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種超常條件下液體介質內聲場測定方法，其方法步驟簡單，實現方便，能夠方便地檢測超常條件下液體介質內的聲信號，且通過對水聽器輸出的電信號進行衰減補償，提高了檢測的準確性和自適應性，解決了現有技術中的測量方法無法在超常條件下液體介質內檢測聲信號及檢測準確度不夠高的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種超常條件下液體介質內聲場測定方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、采用浸入超常條件液體介質內的波導桿將超常條件液體介質中的聲場信息傳導到聲波耦合劑中；

步驟二、采用水聽器采集聲波耦合劑中的聲場信息，轉換為電信號并傳輸給數據采集處理系統；