基於超聲波檢測的局部溫度檢測裝置及方法

2023-05-27 11:01:41

基於超聲波檢測的局部溫度檢測裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於超聲波檢測的局部溫度檢測裝置，包括脈衝發射電路，所述脈衝發射電路的一端連接微控制器，另一端連接功率放大器；所述功率放大器連接超聲波探頭陣列；所述超聲波探頭陣列連接放大與濾波電路，超聲波探頭陣列還通過微控制器的一個控制埠與微控制器連接；所述放大與濾波電路連接相位檢測電路；所述相位檢測電路通過微控制器的輸入埠與微控制器連接。本發明基於超聲波檢測的局部溫度檢測裝置，多個超聲波探頭組成超聲波探頭陣列，被測局部溫度場置於超聲波探頭陣列的範圍內部，實現了精確連續測量局部溫度，可獲取被測局部溫度場的整個面溫度分布，構建被測局部溫度場的溫度二維分布圖。
【專利說明】基於超聲波檢測的局部溫度檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及溫度檢測【技術領域】，特別涉及一種基於超聲波檢測的局部溫度檢測裝置及方法。
【背景技術】
[0002]目前，用於測量局部溫度的裝置有接觸式測溫儀表和非接觸式測溫儀表。常用的接觸式測溫儀表有膨脹式溫度計、熱電式高溫計等。使用接觸式測溫儀表進行局部溫度測量時，是將感溫元件直接放置於溫度場中測量溫度。通過這種方式進行局部溫度測量，只能實現溫度場中一個點的溫度測量，不能實現溫度場的整個面溫度測量，即不能完成獲取溫度場的溫度分布信息。而且當溫度場的溫度瞬間過高或過低時，會使得置於溫度場中的測量儀表的測量精度下降，壽命降低，甚至損傷測量儀表。常用的非接觸式測溫儀表有光學高溫計、全輻射高溫計、紅外溫度計、比色溫度計等，非接觸式測量儀表的工作原理是利用被測物體的某項性能與溫度的關係進行溫度測量，例如紅外溫度計就是利用被測物體自身輻射的紅外能量與溫度的關係進行被測物體表面溫度測量。通過利用被測物體的某項性能與溫度的關係的方式進行溫度測量，容易受到被測介質中雜質和使用環境的幹擾、限制，導致測量精度不高，也不能獲取局部溫度場的溫度分布信息，且設備複雜，價格昂貴。
[0003]目前，也出現了基於超聲波測溫的測溫儀。超聲波測溫儀是採用一個超聲波探頭，超聲波向被測物體發射超聲波，超聲波穿過傳輸介質傳輸至被測物體後反射回來，超聲波探頭接收的是超聲波反射信號，其測溫原理是:超聲波在近似理想的氣體中的傳播可認為
是絕熱過程，其傳播速度
【權利要求】
1.一種基於超聲波檢測的局部溫度檢測裝置，其特徵在於，包括脈衝發射電路，所述脈衝發射電路的一端連接微控制器，另一端連接功率放大器；所述功率放大器連接由多個超聲波探頭組成的超聲波探頭陣列；所述超聲波探頭陣列連接放大與濾波電路，超聲波探頭陣列還通過微控制器的一個控制埠與微控制器連接；所述放大與濾波電路連接相位檢測電路；所述相位檢測電路通過微控制器的輸入埠與微控制器連接。
2.根據權利要求1所述的基於超聲波檢測的局部溫度檢測裝置，其特徵在於，所述組成超聲波探頭陣列的超聲波探頭為收發一體超聲波探頭，被測局部溫度場置於超聲波探頭陣列內部。
3.根據權利要求2所述的基於超聲波檢測的局部溫度檢測裝置，其特徵在於，所述超聲波探頭陣列由f個超聲波探頭組成，N為正整數。
4.根據權利要求3所述的基於超聲波檢測的局部溫度檢測裝置，其特徵在於，所述2#個超聲波探頭呈中心對稱均勻分布於一個圓形邊緣，組成圓形狀的超聲波探頭陣列。
5.根據權利要求1所述的基於超聲波檢測的局部溫度檢測裝置，其特徵在於，所述微控制器連接顯示屏或P C機，經過微控制器處理得到的被測局部溫度場的溫度二維分布圖通過顯示屏或PC機顯示。
6.應用權利要求1所述基於超聲波檢測的局部溫度檢測裝置進行局部溫度檢測的方法，其特徵在於，包括如下步驟: (1)將被測局部溫度場置於超聲波探頭陣列的內部； (2)微控制器控制脈衝發射電路發射激發脈衝信號，功率放大器將脈衝發射電路發射的激發脈衝信號進行功率放大，超聲波探頭陣列中的一個超聲波探頭接收放大的激發脈衝信號後發射超聲波； (3)超聲波探頭陣列中其餘的超聲波探頭接收該超聲波，並將該超聲波發送至放大與濾波電路進行放大和濾波； (4 )相位檢測電路對濾波後的超聲波進行相位檢測，獲取相位數據，微控制器根據相位數據獲取超聲波傳輸的時間數據； (5)微控制器控制下一個超聲波探頭向超聲波探頭陣列中其餘的超聲波探頭髮射超聲波，循環執行步驟(2)至步驟(4)，直至組成超聲波探頭陣列的每一個超聲波探頭均完成一次超聲波發射，微控制器獲取全面的空域扇束投影數據, Θ為發射超聲波的超聲波探頭到接收超聲波的超聲波探頭形成的線段與局部溫度場坐標系中X軸正向所成的夾角；s為向量的一維坐標，該向量與超聲發射探頭到超聲波接收探頭形成的向量相垂直， 為不同方向不同距離上的時間值組合； (6)微控制器根據全面的空域扇束投影數據得到被測局部溫度場的連續溫度數據。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述步驟(6)包括:微控制器獲取全面的空域扇束投影數據後，重新排列獲取平行束數據f(毛句；對s進行一維傅立葉變換，得到頻域數據巧務句，然後對找氣句進行濾波，得到濾波後的頻域數據_巧；再對β進行一維傅立葉反變換，得到濾波後的空域數據？OM?);最後進行反投影，得到被測局部溫度場的 溫度二維分布圖及連續溫度數據。
【文檔編號】G01K11/24GK103575423SQ201310582248
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月18日 優先權日:2013年11月18日
【發明者】陳亮, 馬豪, 王恩報, 肖強, 梁巍, 王喻 申請人:電子科技大學