[实用新型]一种声波换能器灵敏度测量装置

说明书

本实用新型公开了一种声波换能器灵敏度测量装置，包括：真空泵及测量系统、气压罐、被测试声波换能器、标准换能器、导轨、换能器激励系统和信号接收放大系统。另一种声波换能器灵敏度测量装置，包括：真空泵及测量系统、气压罐、被测试声波换能器、反射板、导轨、换能器激励系统和信号接收放大系统。基于本装置可以通过预设气压环境，换能器激励系统激励被测试声波换能器发射声波信号，通过不同距离接收的声波信号，计算气压环境的衰减系数，进而计算所述被测试声波换能器发射的声波信号幅度值及其灵敏度。装置简单易操作、测拭结果直观准确。不仅可用于低气压大气环境使用，还可用于行星表面不同气体种类中声波换能器灵敏度的测试。

技术领域

本实用新型涉及高空大气环境以及行星表面等低气压环境中声波测量领域，尤其涉及一种声波换能器灵敏度测量装置。

背景技术

深空探测尤其是对太阳系其他行星及其卫星的探测已经成为未来航天计划的重要组成部分。相比月球的寂静，一些行星及其卫星表面因为具有稀薄/ 浓密的大气层是有声世界，存在利用声音记录和探测这些神秘星球的可能。火星表面大气成分为二氧化碳,气压为1000Pa左右，国外已经有利用声波测量火星大气风速的尝试。

由于低气压环境或非空气环境下气体的性质、密度和常压大气环境下差别很大，因此声波换能器的发射、接收灵敏度都将发生变化，因此需要根据应用环境对其灵敏度测试。

关于声波换能器的测试方法主要有标准声源法、互易法来标定换能器的性质。这些方法都有很高的精度，需要一个标定好的标准声源或标准声波换能器进行比对待测换能器，从而得到待测换能器的发射、接收灵敏度。

虽然上述方法能够解决大气环境中声波换能器的测试问题，但是这些方法并不适用于低气压环境中的声波换能器测试。首先是因为这些方法中声波传播距离较短，没有考虑声波衰减，但是在低压环境中声波衰减剧烈,被测换能器接收到的声波强度中有一部分是被大气衰减掉，而不是换能器效率降低引起的。其次，这些方法所需的标准声源或标准声波换能器都是在大气环境中标定的，因此在低气压环境中其性能将发生变化，将不能作为标准源来测试换能器。最后，这些方法的设备较复杂，无法在低压环境中工作。

换能器生产厂商在测试产品发射接收灵敏度时,通常采用反射法,即在换能器距离一定距离处放置反射平面，以一定电压驱动换能器发射声波，声波到达反射面后被反方面反射回换能器。将接收声信号的输出电信号值与激发点信号值的比值定义为换能器的发射、接收灵敏度，这种方法简单易懂。但是这种方法认为在小传播距离情况下忽略空气的声衰减。

在低气压环境中，声波的衰减剧烈，1000Pa气压空气环境中声衰减是大气压中的5000倍以上。因此不能忽略空气的声衰减,这种反射法不能用于测试低气压环境中换能器灵敏度。

实用新型内容

本实用新型提供了一种声波换能器灵敏度测量装置，包括：真空泵及测量系统1、气压罐2、被测试声波换能器3、标准换能器4a、导轨5、换能器激励系统8和信号接收放大系统9。其中，真空泵及测量系统1通过导气管与气压罐2联通。导轨5固定于气压罐2腔体内底面。被测试声波换能器3和标准换能器4a通过支架固定在导轨5上。被测试声波换能器3 与换能器激励系统8连接。标准换能器4a与信号接收放大系统9连接。

优选地，该灵敏度测量装置，还包括：第一信号线6a、第二信号线6b、第一法兰7a和第二法兰7b。其中，第一信号6a一端连接被测试声波换能器3，另一端穿过第一法兰7a与换能器激励系统8连接。第二信号6b一端连接标准换能器4a，另一端穿过第二法兰7b与信号接收放大系统9连接。

优选地，真空泵及测量系统1用于调整气压罐2中气压强度和/或调整气压罐2中气体种类。