[發明專利]基于聲學法測量松散介質溫度的實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202011181503.5
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112197884A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 鄧軍;任帥京;屈高陽;王彩萍;肖旸;李青蔚;王偉峰;易欣;張玉濤
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01K11/24
• 分類號: G01K11/24;G01K7/02
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所(普通合伙) 13113
• 代理人: 劉麗麗;任麗梅

1.一種基于聲學法測量松散介質溫度的實驗裝置，其特征在于：包括計算機、信號發生器、實驗測試箱體和數據采集器；

所述計算機內置實驗室虛擬平臺和仿真分析軟件，由實驗室虛擬平臺向信號發生器發出波形指令；

所述信號發生器根據收到的波形指令產生相應的波形信號并輸出至實驗測試箱體；

所述實驗測試箱體內設有加熱裝置、溫度檢測裝置和至少一個揚傳模塊，揚傳模塊包括揚聲器和傳聲器；

所述實驗測試箱體通過溫度檢測裝置檢測待測松散介質溫度并發送至計算機；

所述實驗測試箱體通過加熱裝置對待測松散介質加熱，揚聲器接收功率放大器發來的波形信號并發出聲波信號，聲波信號經過待測松散介質后被傳聲器接收并輸出聲波信號至數據采集器，數據采集器將收集到的波形信號輸出至計算機；

所述仿真分析軟件對收到的波形信號進行處理，并結合溫度檢測裝置反饋的待測松散介質溫度，構建待測松散介質的溫度場。

2.根據權利要求1所述的基于聲學法測量松散介質溫度的實驗裝置，其特征在于：信號發生器與實驗測試箱體之間設置有功率放大器，信號發生器產生相應的波形信號并通過功率放大器放大后輸出至實驗測試箱體中的揚聲器中；

實驗測試箱體與數據采集器之間設置有信號調理器；傳聲器將接收到的聲波信號輸出至信號調理器，信號調理器將調理后的聲波信號輸出至數據采集器。

3.根據權利要求1或2所述的基于聲學法測量松散介質溫度的實驗裝置，其特征在于：所述實驗測試箱體由材質相同的底面、可拆卸頂蓋和第一～第四側面組成；

所述底面、可拆卸頂蓋和第一～第四個側面均由從內到外設置的穿孔板、軟吸音層、硬吸音層、隔音層、保溫層和硬制木板組成；

所述軟吸聲層的材料采用蜜胺棉，硬吸音層的材料采用高密度聚酯纖維，隔音層的材料采用氧化鎂，保溫層的材料采用硅酸鋁陶瓷纖維；

所述第一側面開設有第一走線孔，第三側面開設有第二走線孔，第一走線孔和第二走線孔周圍均用氣溶膠密封；

所述第四側面的下部開設有進氣孔，可拆卸頂蓋上遠離第四側面處開設有出氣孔。

4.根據權利要求3所述的基于聲學法測量松散介質溫度的實驗裝置，其特征在于：所述加熱裝置為底面設置的加熱板，通過加熱板對待測松散介質加熱，與加熱板連接的有用于調節溫度的溫度控制儀。

5.根據權利要求3所述的基于聲學法測量松散介質溫度的實驗裝置，其特征在于：所述底面上設置有平行于第三側面和第四側面的第一～第三軌道、平行于第一側面和第二側面的第四～第六軌道，第一～第三軌道與第四～第六軌道垂直相交形成九個交點，溫度檢測裝置包括一一對應設置在九個交點上的九個熱電偶；

所述揚傳模塊的數量為十二個，第一～第三揚傳模塊一一對應設置在第一～第三軌道上靠近第一側面處，第四～第六揚傳模塊一一對應設置在第一～第三軌道上靠近第二側面處，第七～第九揚傳模塊一一對應設置在第四～第六軌道上靠近第三側面處，第十～第十二揚傳模塊一一對應設置在第四～第六軌道上靠近第四側面處；

所述第一～第十二揚傳模塊分別通過升降調節裝置安裝在對應的軌道上，所述升降調節裝置與對應的軌道滑動連接。

6.一種基于聲學法測量松散介質溫度的方法，采用權利要求1-5任意一項所述的基于聲學法測量松散介質溫度的實驗裝置來實現，其特征在于：包括依次進行的以下步驟，

一、將待測松散介質放置在實驗測試箱體內；

二、通過加熱裝置對待測松散介質加熱，同時通過溫度檢測裝置檢測待測松散介質的溫度并反饋至計算機；

三、通過計算機內置的實驗室虛擬平臺向信號發生器發出波形指令；

四、信號發生器根據收到的波形指令輸出相應的波形信號至揚聲器，揚聲器產生對應的聲波信號；

五、所述聲波信號經過待測松散介質，然后被傳聲器接收；

六、傳聲器將接收到的聲波信號通過數據采集器輸出至計算機；

七、計算機內置的仿真分析軟件根據收到的聲波信號及溫度檢測裝置反饋的溫度，構建待測松散介質內部溫度場。