[发明专利]检测超声波渡越时间的方法及其装置

说明书

技术领域：

本发明属于超声波应用技术领域，涉及一种高精度检测较远距离超声波渡越时间的检测超声波渡越时间的方法及其装置。

背景技术：

所谓超声波渡越时间(time-of-flight简称TOF)是指超声波从发射器发出到超声波接收器接收到声波所经历的时间间隔。超声波发射器或称超声波发射头与超声波接收器或称超声波接收头统称为超声波换能器。准确测量超声波渡越时间对超声波测温、测距、测流速流量等具有非常重要的意义。由于超声波所具有的独特优势应用领域迅速扩大，超声波测温异军突起，下面就以超声波测量环境温度为例说明现有技术的缺陷和不足，用超声波渡越时间测量环境温度方法的原理是：

声波在空气中的传播速度

v=γ·R·TM---(1-1)]]>

式中γ是空气定压比热容和定容比热容比(γ＝C_P/C_V)；R是气体普适常数；M是气体分子量；T是绝对温度。

由式(1-1)可见，温度是影响空气中声速的主要因素。

在0℃(T₀＝273.15K)时的声速

v0=γ·R·T0M=331.45M/S---(1-2)]]>

在t℃时的声速(M/S)

vt=v0(1+t273.15)≈331.4+0.607t---(1-3)]]>

由式(1-3)可以看出，声速是声波传输媒介空气平均温度的函数，在声波在空气中的传输距离已知的情况下，只要检测出声波渡越时间就可以计算出声速，进而计算出声波传输媒介空气的平均温度。

该方法测量环境温度已经获得实际应用。例如：美国SEI公司的-声波气体温度场测量系统就成功的用于测量炉温；台湾高苑技術學院等已研究用该方法测量轿车内的环境温度用于车内空调等等。