[发明专利]一种超声波测量悬浮液浓度和粒径的装置及其使用方法

权利要求书

1.一种超声波测量悬浮液浓度和粒径的装置，其特征在于：包括超声波信号发射接收器(7)、与超声波信号发射接收器(7)匹配产生相应的超声波信号的换能器(10)、样品测量区部分、数据采集及PC上位机处理部分；

样品测量区部分包括搅拌器固定杆(13)、电动搅拌器(4)、烧杯(5)、恒温箱(6)、换能器固定器(1)、反射板底座板(2)和反射板(3)；所述搅拌器固定杆(13)竖直固定于恒温箱(6)的顶部中间位置，所述电动搅拌器(4)固定联接于搅拌器固定杆(13)的下端；

所述数据采集及PC上位机处理部分包括示波器(8)和PC上位机(9)，所述示波器(8)与超声波信号发生器(7)连接，PC上位机(9)与示波器(8)连接。

2.如权利要求1所述的一种超声波测量悬浮液浓度和粒径的装置，其特征在于：所述的换能器固定器(1)通过螺栓(11)固定在反射板底座板(2)上，所述换能器(10)发射面板和反射板(3)平行且位于同一个铅垂线上，反射板(3)水平放置于装有待测悬浮液的烧杯(5)内底面，所述烧杯(5)放置于恒温箱(6)内的底面之上。

3.如权利要求1所述的一种超声波测量悬浮液浓度和粒径的装置，其特征在于：所述的反射板(3)采用表面光滑的不锈钢镜面面板，所述超声波信号选择周期可控的脉冲波。

4.如权利要求1所述的一种超声波测量悬浮液浓度和粒径的装置，其特征在于：所述换能器(10)包括探头(12)；所述探头(12)放置于换能器(10)发射面板中，探头(12)采用中心频率为5MHZ和10MHZ的可将电能和声能相互转换的水浸式探头(12)，所述探头(12)外壳表面设置阻抗与水匹配的防磨层材质，所述换能器(10)的探头(12)采用非聚焦式探头(12)，所述换能器(10)采用自发自收模式。

5.如权利要求1所述的一种超声波测量悬浮液浓度和粒径的装置，其特征在于：所述反射板底座板(2)上设计一个凸形卡槽，换能器(10)基座底部设计一个凹形卡槽，两个凹凸卡槽镶嵌在一起，并用螺栓(11)固定位置。

6.利用权利要求1-5任意一项所述的一种超声波测量悬浮液浓度和粒径的装置的超声波测量悬浮液浓度和粒径的装置的使用方法，其特征在于：超声波测量悬浮液浓度和粒径的装置的使用方法是按以下步骤进行：

步骤一，测量前设置恒温箱(6)中的水温为设定温度；

步骤二，在烧杯(5)中配置所需的体积分数和颗粒粒径小于100微米的悬浮液，并用电动搅拌器(4)将悬浮液搅拌均匀；

步骤三，根据所需的声程，用螺栓(11)固定换能器固定器(1)的位置，将换能器(10)放置于换能器固定器(1)中，所述探头(12)和反射板(3)平行且位于同一个铅垂线上；

步骤四，将换能器固定器(1)、换能器(10)、反射板底座板(2)、反射板(3)放置烧杯(5)中，使反射板底座板(2)呈竖直状，将烧杯(5)放置恒温箱(6)中；

步骤五，将换能器(10)和超声波信号发射接收器(7)连接，超声波信号发射接收器(7)和示波器(8)相连，示波器(8)和PC上位机(9)连接，并打开开关；

步骤六，用超声波信号发射接收器(7)产生脉冲信号，激励换能器(10)发出相应中心频率的超声波信号，超声波信号通过待测悬浮液后接触反射板(3)，反射的声波信号由换能器(10)接收，换能器(10)将声信号转为电信号通过信号发射接收器(7)将滤波放大，由示波器(8)显示回波信号；

步骤七，通过PC上位机(9)接收采集的回波信号幅值以及回波时间间隔，计算最佳声程以及声衰减系数，并分析声衰减系数对应的矩阵预测悬浮液体积浓度和颗粒的粒径。

7.如权利要求6所述的一种超声波测量悬浮液浓度和粒径的装置的使用方法，其特征在于：所述信号发射接收器(7)调节回波信号增益并传输给示波器(8)，所述示波器(8)把电信号转为可视的波形，显示获取的回拨信号、回波信号的间隔时间以及回波信号的参数值，并输给PC上位机(9)，所述PC上位机(9)处理数据、分析悬浮液在不同条件下声波通过悬浮液的声衰减系数值和声速的变化。