[发明专利]一种超声波在石英玻璃中的声速测量装置及方法

权利要求书

1.一种超声波在石英玻璃中的声速测量装置，其特征在于，包括依次连接的超声换能器(1)、石英玻璃(2)和超声探测器(3)，超声换能器(1)和超声探测器(3)分别置于石英玻璃(2)两侧，信号发生器(4)的两个输出端口分别与超声换能器(1)和示波器(5)的一个输入端口相连，超声探测器(3)与示波器(5)的另一个输入端口相连；

其中，

信号发生器(4)，用于输出脉冲信号至超声换能器(1)和示波器(5)；

超声换能器(1)，用于将信号发生器(4)输出的脉冲信号转换为超声信号；

超声探测器(3)，用于检测所述超声信号并将其转换为电信号；

示波器(5)，用于显示信号发生器(4)和超声探测器(3)的信号。

2.根据权利要求1所述的超声波在石英玻璃中的声速测量装置，其特征在于，所述超声换能器(1)和超声探测器(3)为相同的压电陶瓷。

3.基于权利要求1所述装置的声速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在石英玻璃(2)的两侧分别连接超声换能器(1)和超声探测器(3)，并测量石英玻璃的长度L；

步骤2、设置信号发生器(4)的脉冲信号频率f，并将脉冲信号输入至超声换能器(1)和示波器(5)；

步骤3、将超声探测器(3)连接至示波器(5)，利用示波器(5)显示信号发生器(4)的输入信号和超声探测器(3)检测到的信号；

步骤4、调节示波器(5)的光标分别至输入信号的上升沿和检测信号的起始点，获得光标的时间差T，根据L和T求取声速V。

4.根据权利要求3所述的超声波在石英玻璃中的声速测量方法，其特征在于，步骤2所述f的取值范围为[f₀-Δf,f₀+Δf]，其中f₀为压电陶瓷的中心频率，Δf为中心频率的半宽值。

5.根据权利要求4所述的超声波在石英玻璃中的声速测量方法，其特征在于，所述f为1MHz。

6.根据权利要求3所述的超声波在石英玻璃中的声速测量方法，其特征在于，步骤1所述在石英玻璃(2)的两侧分别连接超声换能器(1)和超声探测器(3)，具体为：在石英玻璃(2)的两侧分别通过超声耦合剂连接超声换能器(1)和超声探测器(3)。

7.根据权利要求3所述的超声波在石英玻璃中的声速测量方法，其特征在于，步骤4所述根据L和T求取V，所用公式为：

V＝L/T

式中，L为石英玻璃的长度，T为光标的时间差，V为超声纵波的速度。