[发明专利]一种测量不规则物体体积的装置和方法

说明书

技术领域

应用声学领域的“亥姆霍兹共振原理”在计量领域中测量不规则物体的体积。

背景技术

测量不规则物体体积如：静水力学法——是将装有专用水的容器放在电子磅中间，先称出被测物体在空气中的重量G，再将该物体浸没于水中测得其重量G₁，对水的比重Y_水进行温度系数校正，计算被测物体的体积按得出被测物体的比重Y、重量G、体积V。静水力学法有如下不足：

一、只能测量比重大于水的固体；二、需要专用水，增加了测量成本又容易污染被测物体；三、测量有小间隙、小孔、小洞的物体偏差值大；四、操作较烦杂，难做成小型便携式，也不能普及使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量不规则物体体积的装置和方法，应用“亥姆霍兹共振原理”，用亥姆霍兹共鸣器来测量不规则物体的体积可克服上述静水力学法的缺点。

“亥姆霍兹共振原理”一般是用于吸音、乐器、音响领域，本发明将其应用于测量不规则物体的体积，由于各自的用途不同，技术指标和结构上也有所区别。如音响上用做重放终端设备的倒相式音箱(亥姆霍兹共鸣器)，要求宽频带、总品质因数Q_tc相对较低，本发明如图3、4所示的亥姆霍兹共鸣器3用窄频带高Q_tc，音响上用的管道一般只有一个，本发明用8个均匀地布置在空腔4上端的四周围，原因是空腔4内的振荡气流使管道口周围的流速更快，如果将被测物体放置于管道口傍或远离管道口时，由于被测物体对气流产生的阻力不同，这使共振频率f0产生不同的值，这样就影响了测量的准确度，在空腔4上端四周围均匀地布置8个(或多个)管道6后，不论被测物体放入空腔4内的任何位置，对气流产生的总(合)阻力是近似相等的，这就有效地解决了被测物体放入空腔4内由于所处位置不同而对测量结果的影响。在空腔4的一侧装有一个将被测物体放入或取出用的带有紧压机构的门5，测量时将门5关上后通过紧压机构使其紧贴于空腔4的一侧。空腔4上端中间位置装有扬声器Y及靠一角位置装有传声器MIC与其相连通。扬声器Y和传声器MIC与电子电路板箱2(见图1、2)中的放大电路(见图5)相连接，扬声器Y通过空腔4内的空气做媒质将信号传给传声器MIC、经放大后又推动扬声器Y，周而复始，便形成了自激振荡，共振频率是f。

根据“亥姆霍兹共振原理”：其中：f₀是亥姆霍兹共鸣器的共振频率，C是声速，S是管道的截面积，L是管道的长度，D是管道的直径，V是空腔的容积(“亥姆霍兹共振原理”是声学领域重要的原理，关于该原理的详细信息可从网上下载)。设：代入上式后得：或这说明亥姆霍兹共鸣器的空腔容积V做直线变量时，共振频率f₀按指数曲线变化。本发明正是利用了V和f₀的变化关系，将被测物体放入空腔4内，使空腔4的容积V发生变化，f₀也随之变化，并且是f₀的变化量取决于放入空腔4内的被测物体体积的大小。例如：音响领域打造倒相式音箱(亥姆霍兹共鸣器)时，有意将音箱的箱体(空腔)做得稍大一点，调整时向箱体内放一些材料(物体)，使其共振频率f₀升高向扬声器Y的固有共振频率f_y靠去，以达在频带曲线上不出现双峰，即频带宽和平滑为止。这说明将被测物体放入亥姆霍兹共鸣器3的空腔4内空积V就减少了，共振频率f₀相应升高了是符合f0=C2πS(L+0.8)V]]>的。