专利摘要

本实用新型公开了一种声速测量装置，包括测量容器、驱动器、控制器、电源、示波器和信号发生器，测量容器的一端设置有第一端盖，测量容器的另一端设置有可拆卸连接的第二端盖，第二端盖上设置有第一接头和第二接头，测量容器的内部设置有移动机构，移动机构上设置有第 一换能器和第二换能器，移动机构与驱动器电连接，移动机构用于改变第一换能器和第二换能器之间的距离，驱动器与控制器电连接，驱动器、控制器、示波器和信号发生器均与电源电连接，信号发生器与第一换能器电连接，示波器与第二换能器电连接。本实用新型通过将第一接头和第二接头连接至不同的仪器以改变测量容器内部的环境，实现在不同环境下测量声速。

权利要求

1.一种声速测量装置，其特征在于：包括测量容器、驱动器、控制器、电源、示波器和信号发生器，所述驱动器、所述控制器、所述电源、所述示波器和所述信号发生器均位于所述测量容器外部，所述测量容器的一端设置有第一端盖，所述测量容器的另一端设置有可拆卸连接的第二端盖，所述第二端盖上设置有第一接头和第二接头，所述测量容器的内部设置有移动机构，所述移动机构上设置有第一换能器和第二换能器，所述移动机构与所述驱动器电连接，所述移动机构用于改变所述第一换能器和所述第二换能器之间的距离，所述驱动器与所述控制器电连接，所述驱动器、所述控制器、所述示波器和所述信号发生器均与所述电源电连接，所述信号发生器与所述第一换能器电连接，所述示波器与所述第二换能器电连接。

2.根据权利要求1所述的声速测量装置，其特征在于：所述测量容器为采用有机玻璃制作的圆柱体结构，所述测量容器中设置有支撑架，所述移动机构上设置在所述支撑架上。

3.根据权利要求1所述的声速测量装置，其特征在于：所述移动机构包括步进电机，所述步进电机输出端连接有丝杠，所述丝杠上螺纹连接有滑块，所述滑块设置在导轨上，所述第一换能器设置在所述步进电机上，所述第二换能器设置在所述滑块上。

4.根据权利要求3所述的声速测量装置，其特征在于：所述第二端盖上还设置有航空接头、真空计接头、第一线缆接头和第二线缆接头，所述航空接头的一端通过导线连接所述步进电机，所述航空接头的另一端通过导线连接所述驱动器；所述真空计接头内置密封圈，所述真空计接头连接有真空计；所述第一线缆接头的一端通过导线与所述信号发生器连接，所述第一线缆接头的另一端通过导线与所述第一换能器连接；所述第二线缆接头的一端通过导线与所述示波器连接，所述第二线缆接头的另一端通过导线与所述第二换能器连接。

5.根据权利要求1所述的声速测量装置，其特征在于：所述第一接头和所述第二接头均为宝塔形接头，所述第一接头位于所述第二接头上方或下方。

6.根据权利要求1所述的声速测量装置，其特征在于：所述第一端盖和所述第二端盖的直径为20-30cm，所述测量容器的长度为60-75cm，所述测量容器的壁厚为0.5-1.5cm。

7.根据权利要求1所述的声速测量装置，其特征在于：所述第二端盖上设置有凹槽，所述凹槽中设置有密封圈，所述测量容器的一端设置在所述凹槽中并与所述密封圈接触。

8.根据权利要求1所述的声速测量装置，其特征在于：所述第一换能器和所述第二换能器相对设置且位于同一水平面。

说明书

技术领域

本实用新型涉及声速测量技术领域，特别是涉及一种声速测量装置。

背景技术

随着声学的迅速发展，检测声学在实际应用中也越来越广泛，在无损检测、探伤、流体测速、定位、测距等声学检测领域中声速的测量尤为重要。目前声速测量主要采用的原理有共振干涉(驻波)法、相位比较法和时差法。而空气中声速的测量以其实际应用和易于实现的特点，被许多高校选作基础物理实验。

目前高校物理实验所采用的声速测量仪，大多为在钢架上搭建可移动换能器，发射超声波在两个铝制换能器之间形成稳定的驻波。再移动一侧换能器，观察示波器找到驻波波腹的位置，用刻度尺记录相邻波腹的间距，测出波长。通过c＝λν(c代表声速，λ代表波长，ν代表频率)计算得到声音传播速度。教学实验中，该装置一般直接暴露在空气中，仅支持空气中或常态中测量声速。

众所周知，声速受到诸多因素的影响，如：介质相态及种类、温度条件和压力条件等。目前广泛在教学中使用的声速测量仪无法使学生更深一步了解声速，也无法使研究人员更深一步探究声速与温压等条件的定量关系。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种声速测量装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现不同条件下的声速测量。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供了一种声速测量装置，包括测量容器、驱动器、控制器、电源、示波器和信号发生器，所述驱动器、所述控制器、所述电源、所述示波器和所述信号发生器均位于所述测量容器外部，所述测量容器的一端设置有第一端盖，所述测量容器的另一端设置有可拆卸连接的第二端盖，所述第二端盖上设置有第一接头和第二接头，所述测量容器的内部设置有移动机构，所述移动机构上设置有第一换能器和第二换能器，所述移动机构与所述驱动器电连接，所述移动机构用于改变所述第一换能器和所述第二换能器之间的距离，所述驱动器与所述控制器电连接，所述驱动器、所述控制器、所述示波器和所述信号发生器均与所述电源电连接，所述信号发生器与所述第一换能器电连接，所述示波器与所述第二换能器电连接。

优选的，所述测量容器为采用有机玻璃制作的圆柱体结构，所述测量容器中设置有支撑架，所述移动机构上设置在所述支撑架上。

优选的，所述移动机构包括步进电机，所述步进电机输出端连接有丝杠，所述丝杠上螺纹连接有滑块，所述滑块设置在导轨上，所述第一换能器设置在所述步进电机上，所述第二换能器设置在所述滑块上。

优选的，所述第二端盖上还设置有航空接头、真空计接头、第一线缆接头和第二线缆接头，所述航空接头的一端通过导线连接所述步进电机，所述航空接头的另一端通过导线连接所述驱动器；所述真空计接头内置密封圈，所述真空计接头连接有真空计；所述第一线缆接头的一端通过导线与所述信号发生器连接，所述第一线缆接头的另一端通过导线与所述第一换能器连接；所述第二线缆接头的一端通过导线与所述示波器连接，所述第二线缆接头的另一端通过导线与所述第二换能器连接。

优选的，所述第一接头和所述第二接头均为宝塔形接头，所述第一接头位于所述第二接头上方或下方。

优选的，所述第一端盖和所述第二端盖的直径为20-30cm，所述测量容器的长度为60-75cm，所述测量容器的壁厚为0.5-1.5cm。

优选的，所述第二端盖上设置有凹槽，所述凹槽中设置有密封圈，所述测量容器的一端设置在所述凹槽中并与所述密封圈接触。

优选的，所述第一换能器和所述第二换能器相对设置且位于同一水平面。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型将移动机构、第一换能器和第二换能器密封在测量容器中，测量容器的第二端盖上设置有第一接头和第二接头，通过将第一接头和第二接头连接至不同的仪器以改变测量容器内部的环境，实现在不同环境下测量声速。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的声速测量装置示意图；

图2为本实用新型中的第二端盖外部示意图；

图3为本实用新型中的第二端盖内部示意图；

图4为本实用新型中的移动机构示意图；

其中：1-测量容器，2-驱动器，3-控制器，4-电源，5-示波器，6-信号发生器，7-第二端盖，8-第一接头，9-第二接头，10-第一换能器，11-第二换能器，12-支撑架，13-步进电机，14-丝杠，15-滑块，16-航空接头，17- 真空计，18-第一线缆接头，19-第二线缆接头，20-凹槽，21-移动机构，22- 导轨。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种声速测量装置，以解决上述现有技术存在的问题，使装置密封在测量容器中，通过容器上的第一接头和第二接头向容测量器中填充不同的介质，或改变测量容器的压力、温度，实现不同条件下的声速测量。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

如图1-图4所示：本实施例提供了一种声速测量装置，包括测量容器 1、驱动器2、控制器3、电源4、示波器5和信号发生器6，电源4为变压电源，驱动器2、控制器3、电源4、示波器5和信号发生器6均位于测量容器1外部，测量容器1的一端设置有第一端盖，测量容器1的另一端设置有可拆卸连接的第二端盖7，第二端盖7可拆卸能够方便内部结构的安装和测量容器1内外的线缆的连接。第二端盖7上设置有凹槽20，凹槽20 中设置有密封圈，测量容器1的一端设置在凹槽20中，能够保证第二端盖 7与测量容器1密封。当外部气泵对测量容器1抽气时，外部压力大于内部压力，使可拆卸的第二端盖7压紧，利用压差增强密封性。

本实施例中，测量容器1为采用有机玻璃制作的圆柱体结构，圆柱体结构具有抗压能力大的特点，有机玻璃具有较好透明性，易于观察测量容器1的内部情况，并且有机玻璃力学性能好，能够防止因内外压差改变造成的损坏，并且具有易加工的特点，容易制作和改进。测量容器1中设置有支撑架12，移动机构21上设置在支撑架12上。第一端盖和第二端盖7的直径为20-30cm，测量容器1的长度为60-75cm，测量容器1的厚度 0.5-1.5cm，具有良好的保温性能。

本实施例中，第二端盖7上设置有第一接头8和第二接头9，第一接头 8和第二接头9均为宝塔形接头。第一接头8和第二接头9用于连接真空泵或气瓶，是测量容器1内介质交换的进出口。宝塔形接头得应用保证了介质交换过程中的气密性。第一接头8位于第二接头9上方或下方，其目的是利用某些气体密度不同的特点，冲入另一种气体时，实现对原有气体的有效驱替。

本实施例中，测量容器1的内部设置有移动机构，移动机构21上设置有第一换能器10和第二换能器11。移动机构包括步进电机13，步进电机 13输出端连接与丝杠14，丝杠14上设置有滑块15，第一换能器10设置在步进电机13上，第二换能器11设置在滑块15上，第一换能器10和第二换能器11相对设置，第一换能器10和第二换能器11相对设置且位于同一水平面。第一换能器10固定，第二第二换能器11通过步进电机13驱动丝杠14带动滑块15沿导轨22运动，进而调节第一换能器10和第二换能器 11之间的距离。本实施例中测量容器1内部的结构以及线缆均做防水处理，具有防水性能。

本实施例中，移动机构21与驱动器2电连接，驱动器2与控制器3电连接，电源4与驱动器2、控制器3、示波器5和信号发生器6分别电连接，信号发生器6与第一换能器10电连接，示波器5与第二换能器11电连接。

本实施例中，第二端盖7上还设置有航空接头16、真空计17接头、第一线缆接头18和第二线缆接头19，航空接头16的一端通过导线连接步进电机13，航空接头16的另一端通过导线连接驱动器2，航空接头16能够保证气密性和控制信号的稳定输入；真空计17接头内置密封圈，真空计17 接头连接有真空计17，真空计17接头具有良好气密性，真空计17实现对测量容器1内部压力的监测；第一线缆接头18的一端通过导线与信号发生器6连接，第一线缆接头18的另一端通过导线与第一换能器10的发射端连接；第二线缆接头19的一端通过导线与示波器5连接，第二线缆接头19 的另一端通过导线与第二换能器11的接收端连接。信号发生器6产生固定频率的电信号传输到第一换能器10的发射端转换为该频率超声波信号，再由第二换能器11的接收端接受声信号转换为电信号进入示波器5产生声波图形。本实施例中，控制器3的参数为步进电机13的转数，通过控制器3 的参数可以直接得到滑块15的运动距离，从而得到相邻波腹间距，减小传统声速测量装置的读数误差。

本实施例使用时，通过改变压强进行声速的测量，包括以下步骤：1. 将第一接头8接上气阀并关闭，第二接头9通过厚橡胶管连接真空泵；2. 启动真空泵，观察真空计17至示数达到所需真空度，关闭真空泵并维持压强稳定；3.通过控制驱动器2的控制器3驱动步进电机13转动，进而使第二换能器11运动；4.观察示波器5找到相邻波腹位置并记录间距，多次测量取平均值得到波长，并利用公式通过c＝λν(c代表声速，λ代表波长，ν代表频率)计算得到声速。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：通过改变气体种类进行声速的测量，包括以下步骤：1.使第一接头8或第二接头9打开，第二接头9或第一接头 8通过橡胶管连接待充气体气瓶(若待充气体密度大，则气瓶连接第二接头 9，第一接头8打开；若待充气体密度小，则连接第一接头8，第二接头9 打开)；2.开启气瓶减压阀，对测量容器1进行充气，使充气时间大于理论充满时间(理论充满时间＝容器体积/体积流量)，保证测量容器1的声速测量环境完全改变至所充气体；3.通过控制驱动器2的控制器3驱动步进电机 13转动，进而使第二换能器11运动；4.观察示波器5找到相邻波腹位置并记录间距，多次测量取平均值得到波长，并利用公式通过c＝λν(c代表声速，λ代表波长，ν代表频率)计算得到声速。

实施例三

本实施例与实施例一和实施例二的区别在于：通过改变测量容器1内部的介质种类进行声速的测量，包括以下步骤：1.对测量容器1内部的结构加涂玻璃胶，进行防水处理；2.使第一接头8打开，第二接头9通过橡胶管连接待充液体；3.对测量容器1进行充液，保证测量容器1中的移动机构 21、第一换能器10和第二换能器11完全浸入液体中；4.通过控制驱动器2 的控制器3驱动步进电机13转动，进而使第二换能器11运动；5观察示波器5找到相邻波腹位置并记录间距，多次测量取平均值得到波长，并利用公式通过c＝λν(c代表声速，λ代表波长，ν代表频率)计算得到声速。

实施例四

本实施例与实施例一至三的区别在于：通过改变测量容器1内部的温度进行声速的测量，包括以下步骤：1.第一接头8通过橡胶管连接待充气体，第一接头8和气瓶之间加装温控装置，该温控装置可以是电热丝加热箱或半导体制冷片箱；2.使第二接头9打开，在第二接头9处使用探入式温度传感器监控测量容器1内的温度；3.对测量容器1进行充气，注入恒温气体，利用足够时间的气体热交换达到目标温度；4.通过控制驱动器2的控制器3 驱动步进电机13转动，进而使第二换能器11运动；5.观察示波器5找到相邻波腹位置并记录间距，多次测量取平均值得到波长，并利用公式通过c＝λν(c代表声速，λ代表波长，ν代表频率)计算得到声速。

本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

一种声速测量装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。