[实用新型]一种用于超声测量中波速与温度关联关系标定装置

说明书

本实用新型涉及一种用于超声测量中波速与温度关联关系标定装置，包括：微控制器、电磁超声收发模块、加热模块、保温模块、温度测量模块以及显示模块；所述电磁超声收发模块、加热模块、保温模块和温度测量模块均作用于被测试件；所述微控制器分别与电磁超声收发模块、加热模块、温度测量模块连接，控制各个模块工作，并采集电磁超声收发模块和温度测量模块的数据从而计算超声波在被测试件中的波速与温度的关系；所述显示模块与微控制器连接，用于显示波速与温度的标定结果。该装置实现标定实验的一体化和自动化测量，能够简单快捷地得到波速和温度的关系，可根据需求标定材料的超声传播特性，扩展了超声测温、测厚等技术在实际使用中对材料的适应性。

技术领域

本实用新型涉及超声波探测领域，特别涉及一种用于超声测量中波速与温度关联关系标定装置。

背景技术

在超声测温和测厚等方面，超声波在固体介质中的传播速度(波速)与温度的关联关系是得到准确测量结果的重要基础和先决条件。由于超声波在固体介质中存在多种传播波形，固体物性对波速影响复杂，波速尚没有明确的理论公式来描述，需要通过实验标定不同材料对应的经验公式，其标定方法为测量一系列均匀温度状态下超声波在均匀固体中的传播时间，再通过介质厚度计算波速。

目前，标定实验主要是在实验室中进行，需要操作员在设定温度提取数据，同时，在高温段(200℃以上)存在热电偶的安装固定和试件的保温问题，标定过程较为复杂，不利于超声测温、测厚工程应用的推广。因此，针对超声的波速与温度的标定实验发展一种自动化测量装置，对于超声测温和超声测厚等方法的精确度提高和应用推广有着重要意义。

实用新型内容

针对上述存在的问题，提供了一种针对超声的波速与温度的标定实验的自动化测量装置。

本实用新型采用的技术方案如下：一种用于超声测量中波速与温度关联关系标定装置，包括：微控制器、电磁超声收发模块、加热模块、保温模块、温度测量模块、被测试件以及显示模块；所述电磁超声收发模块、加热模块、保温模块和温度测量模块均作用于被测试件；所述微控制器分别与电磁超声收发模块、加热模块、温度测量模块连接，控制各个模块工作，并采集电磁超声收发模块和温度测量模块的数据从而计算超声波在被测试件中的波速与温度的关系；所述显示模块与微控制器连接，用于显示波速与温度的标定结果。

进一步的，所述被测试件放置于保温模块内部，温度测量模块包括温度采集器和温度传感器，所述温度传感器插入被测试件内部，并固定在保温模块上，测量被测试件的内部温度，温度采集器采集温度传感器的温度数据传输给微控制器。

进一步的，所述保温模块为空心圆柱型结构，所述空心圆柱的通孔为两个孔径不同的圆柱形通孔拼接而成，上部通孔孔径小于下部通孔孔径，所述保温模块下部还从侧面横向开设螺纹通孔，通过螺纹通孔固定温度传感器。

进一步的，所述被测试件放置在所述空心圆柱的下部通孔中，所述电磁超声收发模块安装在所述空心圆柱的上部通孔中。

进一步的，所述保温模块由氧化锆制成。

进一步的，所述温度传感器为耐高温的K型热电偶。

进一步的，所述加热模块由电控加热板组成，由微控制器控制电控加热板的加热温度。

进一步的，所述电磁超声收发模块包括声学信号采集器、超声波收发器分别与微控制器连接，由微控制器控制超声波收发器发出超声波至被测试件进行往返传输，由声学信号采集器进行采集得到超声波在被测试件中的传播时间，并将数据传输给微控制器。

进一步的，所述微控制器为FPGA芯片，用于根据稳定温度下对应的超声波传播时间计算波速，得到波速和温度之间的关联关系式。