[发明专利]基于声学法测量松散介质温度的实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于声学法测量松散介质温度的实验装置，包括串接的计算机、信号发生器、实验测试箱体和数据采集器。计算机内置实验室虚拟平台和仿真分析软件。本发明还公开了一种基于声学法测量松散介质温度的方法，首先通过实验室虚拟平台向信号发生器发出波形指令；信号发生器根据收到的波形指令输出相应的波形信号实验测试箱体，波形信号经过待测松散介质，然后通过数据采集器输出至计算机，仿真分析软件根据收到的声波信号，构建待测松散介质内部温度场。本发明能够实现对声波信号的产生、发射、接收、采集及相关分析，并得出待测松散介质的温度，适用于温度测量技术领域，用于测量松散介质内部温度。

技术领域

本发明属于温度测量技术领域，用于测量松散介质温度，具体地说是一种基于声学法测量松散介质温度的实验装置及方法。

背景技术

堆积形态下松散介质内部温度是工业过程中的一个重要测量参数。例如，在煤仓中，堆积煤炭的氧化自燃既降低了煤炭的品质，同时也是造成了重大的事故隐患。因此，对煤炭内部温度的精准探测是防治煤炭自燃最为有效的方法。

现有的温度测量方法主要包括接触式测量和非接触式测量。接触式测温采用的测量工具，如热电偶、热电阻、光纤光栅等，需要与被测介质接触才能完成测温，这导致接触式测温过程中布置设备极为复杂，而且采用接触式测温法很难实现大面积测量。非接触式测温，如红外测温，因受测量距离等外界因素影响而无法测量松散介质深部温度分布。

基于声波信号的非接触式温度测量技术不需要与被测介质直接接触，不受外部工作条件的影响，适应各种高温、腐蚀、多尘等恶劣环境，能够深入全面探测介质内部的温度。

如果能够采用基于声波信号的非接触式测温技术测量松散介质内部的温度，将推动松散介质测温技术的进步。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种基于声学法测量松散介质温度的实验装置，能够实现对声波信号的产生、发射、接收、采集及相关分析，并得出待测松散介质的温度。

本发明的另外一个目的，是要提供一种基于声学法测量松散介质温度的方法，基于声波信号在不用温度空气中传播速度不同的基本原理，进行松散介质温度测量。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种基于声学法测量松散介质温度的实验装置，包括计算机、信号发生器、实验测试箱体和数据采集器；

所述计算机内置实验室虚拟平台和仿真分析软件，由实验室虚拟平台向信号发生器发出波形指令；

所述信号发生器根据收到的波形指令产生相应的波形信号并输出至实验测试箱体；

所述实验测试箱体内设有加热装置、温度检测装置和至少一个扬传模块，扬传模块包括扬声器和传声器；

所述实验测试箱体通过温度检测装置检测待测松散介质温度并发送至计算机；

所述实验测试箱体通过加热装置对待测松散介质加热，扬声器接收功率放大器发来的波形信号并发出声波信号，声波信号经过待测松散介质后被传声器接收并输出声波信号至数据采集器，数据采集器将收集到的波形信号输出至计算机；

所述仿真分析软件对收到的波形信号进行处理，并结合温度检测装置反馈的待测松散介质温度，构建待测松散介质的温度场。

作为限定：信号发生器与实验测试箱体之间设置有功率放大器，信号发生器产生相应的波形信号并通过功率放大器放大后输出至实验测试箱体中的扬声器中；

实验测试箱体与数据采集器之间设置有信号调理器；传声器将接收到的声波信号输出至信号调理器，信号调理器将调理后的声波信号输出至数据采集器。

作为第二种限定：所述实验测试箱体由材质相同的底面、可拆卸顶盖和第一～第四侧面组成；