[发明专利]热声过程测试系统及其测试方法

权利要求书

1.一种热声过程测试系统，包括：

声场调制单元，连接在待测热声核两端，用于在所述热声核两端生成具有稳定频率、稳定幅值和稳定相角的声场；

对称地设在所述热声核的侧壁上的流场测量窗口和温度场测量窗口；

微尺度粒子成像测速仪，用于通过所述流场测量窗口，在一系列的采样时间点t_c测出所述热声核内的流场分布；所述采样时间点t_c＝mT+m/f_s m＝0，1，2，...n_n-1；其中，T是所述声场调制单元所生成的声场的周期，f_s是预设的采样频率，m是采样时间点序号；

红外热像仪，用于通过所述温度场测量窗口测出所述热声核内的温度场分布随时间变化的过程；

以及时空图像映射叠加单元，用于将所述微尺度粒子成像测速仪测得的各采样时间点t_c的流场分布，按照采样时间点序号m一一等效变换为声场的同一周期T内的虚拟采样时间点t_c′的流场分布，其中t_c′＝m/f_s m＝0，1，2，...nn-1。

2.根据权利要求1所述的热声过程测试系统，其特征在于，所述热声过程测试系统还包括温度场调制单元，用于在所述热声核两端生成所需的温度场。

3.根据权利要求2所述的热声过程测试系统，其特征在于，所述温度场调制单元包括热源和冷源，分别设置在待测热声核的两端；所述声场调制单元包括谐振管段A、谐振管段B以及声源，所述谐振管段A、谐振管段B分别与所述热源和冷源连接。

4.根据权利要求1所述的热声过程测试系统，其特征在于，所述流场测量窗口的制作材料对所述微尺度粒子成像测速仪透明，并且其抗压能力至少达到1MPa，耐热能力至少达到400℃。

5.根据权利要求1所述的热声过程测试系统，其特征在于，所述温度场测量窗口的制作材料对所述红外热像仪透明，并且其抗压能力至少达到1MPa，耐热能力至少达到400℃。

6.根据权利要求4所述的热声过程测试系统，其特征在于，所述流场测量窗口的制作材料采用石英玻璃。

7.根据权利要求5所述的热声过程测试系统，其特征在于，所述温度场测量窗口采用硫化锌或硫化硒晶体利用化学气相沉积方法制成。

8.根据权利要求1所述的热声过程测试系统，其特征在于，所述流场测量窗口和温度场测量窗口的厚度t根据下述公式计算得出：

t＝(1.1×P×r²×SF/MR)^0.5

其中，P为测量窗口内外压力差，所述测量窗口为圆形，r为测量窗口半径，SF为安全系数，MR为破裂模数。

9.根据权利要求3所述的热声过程测试系统，其特征在于，所述声源是单个或对置式电磁喇叭，或者是对置式线性压缩机。

10.利用权利要求1所述的热声过程测试系统进行热声过程测试的方法，包括下列步骤：

1)在所述热声核两端生成具有稳定频率、稳定幅值和稳定相角的声场，在所述热声核两端生成温度场；

2)利用微尺度粒子成像测速仪，通过所述流场测量窗口，在一系列的采样时间点t_c测出所述热声核内的流场分布；所述采样时间点t_c＝mT+m/f_s m＝0，1，2，...n_n-1；其中，T是所述声场调制单元所生成的声场的周期，f_s是预设的采样频率，m是采样时间点序号；

3)利用红外热像仪，通过所述温度场测量窗口测出所述热声核内的温度场分布随时间变化的过程；

4)将所述微尺度粒子成像测速仪测得的各采样时间点t_c的流场分布，按照采样时间点序号m一一等效变换为声场的同一周期T内的虚拟采样时间点t_c′的流场分布，其中t_c′＝m/f_s m＝0，1，2，...n_n-1，从而获得所述热声核内的流场分布随时间变化的过程；

5)根据采样时间点，得出流场分布变化与温度场分布随时间变化的对应关系。