[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

本發明公開了一種基于聲學法測量松散介質溫度的實驗裝置，包括串接的計算機、信號發生器、實驗測試箱體和數據采集器。計算機內置實驗室虛擬平臺和仿真分析軟件。本發明還公開了一種基于聲學法測量松散介質溫度的方法，首先通過實驗室虛擬平臺向信號發生器發出波形指令；信號發生器根據收到的波形指令輸出相應的波形信號實驗測試箱體，波形信號經過待測松散介質，然后通過數據采集器輸出至計算機，仿真分析軟件根據收到的聲波信號，構建待測松散介質內部溫度場。本發明能夠實現對聲波信號的產生、發射、接收、采集及相關分析，并得出待測松散介質的溫度，適用于溫度測量技術領域，用于測量松散介質內部溫度。

技術領域

本發明屬于溫度測量技術領域，用于測量松散介質溫度，具體地說是一種基于聲學法測量松散介質溫度的實驗裝置及方法。

背景技術

堆積形態下松散介質內部溫度是工業過程中的一個重要測量參數。例如，在煤倉中，堆積煤炭的氧化自燃既降低了煤炭的品質，同時也是造成了重大的事故隱患。因此，對煤炭內部溫度的精準探測是防治煤炭自燃最為有效的方法。

現有的溫度測量方法主要包括接觸式測量和非接觸式測量。接觸式測溫采用的測量工具，如熱電偶、熱電阻、光纖光柵等，需要與被測介質接觸才能完成測溫，這導致接觸式測溫過程中布置設備極為復雜，而且采用接觸式測溫法很難實現大面積測量。非接觸式測溫，如紅外測溫，因受測量距離等外界因素影響而無法測量松散介質深部溫度分布。

基于聲波信號的非接觸式溫度測量技術不需要與被測介質直接接觸，不受外部工作條件的影響，適應各種高溫、腐蝕、多塵等惡劣環境，能夠深入全面探測介質內部的溫度。

如果能夠采用基于聲波信號的非接觸式測溫技術測量松散介質內部的溫度，將推動松散介質測溫技術的進步。

發明內容

本發明的目的，是要提供一種基于聲學法測量松散介質溫度的實驗裝置，能夠實現對聲波信號的產生、發射、接收、采集及相關分析，并得出待測松散介質的溫度。

本發明的另外一個目的，是要提供一種基于聲學法測量松散介質溫度的方法，基于聲波信號在不用溫度空氣中傳播速度不同的基本原理，進行松散介質溫度測量。

本發明為實現上述目的，所采用的技術方案如下：

一種基于聲學法測量松散介質溫度的實驗裝置，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。

作為限定：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。

作為第二種限定：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；