[其他]多功能声学测量装置

说明书

本实用新型涉及以采用声波振动为特征的声学测量装置，特别适用于物体的较小位移或形变及环境温度等参数的测量。

对物体位移或形变的测量，已知的有电感式或电容式测量装置及方法，以及多种光学位移测量装置及方法。这些装置及方法，一般结构复杂且昂贵，对测量环境要求高，大多只能适应单种工程量的测量。利用声学原理进行测量，已知测定距离或物体厚度的方法，有采用超声波反射波或超声波直达波的测定法，尚未见到有采用超声波或其它声学方法来精确测量物体较小位移或形变的装置及方法。

本实用新型的目的，在于利用声学原理提供一种特别适用于对物体的较小位移或形变及环境温度等参数进行测量的装置及方法，并使得该装置对环境适应性强，测量精度高，结构简单而廉价，同时测量方法简便易行。

本实用新型任务的完成，是通过下述方式来实现的。参见图1，它为本实用新型的原理方框图。一个脉冲发生器（1），使它发出一周期可调的源脉冲到或选电路（2）、整形电路（4）及时钟计数器（6）。或选电路（2）相当于一个或门，或者选通脉冲发生器（1）来的源脉冲信号，或者选通循环次数计数器（5）反馈来的脉冲信号，并将所选通的脉冲信号送给收发探头组（3）的发射探头（23）（参见图3），经发射探头（23）换能后产生一个振动的声波，该声波通过声波传导管（28）的空间传给接收探头（26），经该接收探头（26）换能后，输出一个声波电压送给整形电路（4）。因发射探头与接收探头之间存在着间距，而声波在空间传播需要时间，所以发射探头开始发出声波的某一时刻与接收探头开始接收到该声波的时刻之间，在声速为定值时，存在一个由收、发两探头间距所确定的时间差，我们称之为基本时差。显然，这个基本时差随着收、发两探头间距的变化而变化，如果测量电路测出了该基本时差的变化量，也就间接测量了收，发两探头间距的变化量，此时如果将接收探头位置固定，发射探头与被测物体相连，则就等于测量了被测物体的位移和形变，这就是本实用新型利用声波振动传播产生的基本时差来测量物体的位移或形变的基本原理。

但在实际测量中，当物体的位移或形变相当微小时，使得收、发两探头间距改变很微小，因而上述基本时差的改变量也很微小，以致测量电路难以分辨。为此，本实用新型采用循环积累时差方法来解决这一技术问题。此方法是让前述的整形电路（4）既接受接收探头（26）输出的声波电压信号，又接受脉冲发生器（1）的源脉冲信号，整形电路（4）将接受的声波电压信号整形为宽度与源脉冲信号宽度精确一致的脉冲信号，然后将此脉冲信号经过循环次数计数器（5）反馈到或选电路（2），由或选电路（2）选通后送给收发探头组（3）的发射探头（23），再次发射形成声波，在收、发两探头间距未改变的情况下，又形成第二个如前所述大小的基本时差，于是从发射探头开始发出第一个声波的时刻到接收探头开始接收到第二个声波的时刻之间，便包含了两个大小相等的基本时差。如果在循环次数计数器（5）的电路里设置一个分辨度拨盘开关（14）（参见图2，它实际安装在外壳（10）的面板上），通过给定该拨盘开关数值来控制上述反馈循环的过程在一个源脉冲的周期内进行n次，则可获得n＋1个上述基本时差，于是从发射探头开始发出第一个声波的时刻到接收探头开始接收到第n＋1个声波的时刻之间，便包含了n＋1个大小相等的上述基本时差，我们称这n＋1个基本时差的总和为循环积累时差，简称为累时差。如前所述，基本时差随着收、发两探头间距的变化而变化，那么累时差当然也随收、发两探头间距的变化而变化。如果测量电路测出了累时差的变化量，也就间接测量了收、发两探头间距的变化量。显而易见，由于累时差比基本时差增加了n倍，因此在收、发两探头间距变化量为同样大小的情况下，测量电路对于运用循环积累时差方法所得到的累时差就比不采用循环积累时差方法所得的基本时差容易分辨得多，尤其适应于物体的微小位移和形变的测量，从而大大提高了装置的测量精度。电路循环反馈的次数越多，则本装置的分辨度越好，精度越高，分辨度可以根据测量需要调节图3中的分辨度拨盘开关（14）来实现。