[发明专利]一种基于声致毛细效应原理的便携式超声波声压测量装置

权利要求书

1.一种基于声致毛细效应原理的便携式超声波声压测量装置，其特征在于：包括探测部和主体部，所述的探测部设在主体部前端，探测部包括外套管和毛细管，外套管的底端与主体部固定连接，毛细管设在外套管内，毛细管与外套管的内腔连通，装有不可压缩且已排除气泡的液体；主体部前端设有毛细管插孔，毛细管的底端伸入到主体部的毛细管插孔内，在毛细管插孔的底端设有压电薄膜；主体部内设有单片机，主体部的表面设有按键和显示屏，所述的单片机分别与压电薄膜、按键和显示屏相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于声致毛细效应原理的便携式超声波声压测量装置，其特征在于：主体部内还设有电源，电源与单片机相连，提供电能；电源包括电池和稳压电路。

3.根据权利要求1所述的一种基于声致毛细效应原理的便携式超声波声压测量装置，其特征在于：外套管顶端设有软膜面。

4.根据权利要求1所述的一种基于声致毛细效应原理的便携式超声波声压测量装置，其特征在于：外套管内设有限位槽，毛细管固定在限位槽内。

5.根据权利要求1所述的一种基于声致毛细效应原理的便携式超声波声压测量装置，其特征在于：选择一个合适的角度，将探测部伸入待测的超声波场中，压电薄膜测量液体进出毛细管道时所受到的外力转换成电压信号，在单片机内把微弱的电压信号放大和将高阻抗输出变换为低阻抗输出，用滑动平均滤波进行滤波处理，再由单片机进行模数转换，转换分辨率设为16位，开启连续转换；转换成数字信号后，得到的数字为x，将得到的数字进行计算：

其中，V₁为此时真实电压数值，V_ref为参考电压；

再结合此时压电薄膜的灵敏度特性算出此时所受压力，除去面积得到待测压强带入公式；

其中，ρ为流体密度，a为动能修正系数，u₁为毛细管管口处的瞬时流速，α为扩大系数，α＞1,A₁为毛细管内径面积，A₂为毛细管外径面积，Z₁为毛细管口处的高度，Z₂为压电薄膜处的高度，g为重力加速度，σ为水张力系数，θ为接触角，r为毛细管内径，P气为超声波空化效应产生的气泡上浮导致的压强，为管道内的水头损失；

由上述公式得到毛细管管口处的瞬时流速u₁计算出一个周期内管口流体的平均振动流速u，再将平均振动流速u代入公式：

P＝ρcu

计算出此处声压值P，其中，c为声音的传播速度。