[发明专利]针对大尺寸弹性材料的声速测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种针对大尺寸弹性材料的声速测量装置，包括系统控制电脑、可移动走架、接收水听器、宽带高频发射换能器、移动走架控制器、信号源、功率放大器、数据采集卡、测量放大器；其特征是：信号源、功率放大器和宽带高频发射换能器依次电连接；系统控制电脑、数据采集卡、测量放大器和接收水听器依次电连接，数据采集卡同步端与信号源同步端电连接；系统控制电脑、移动走架控制器和可移动走架依次电连接；水池四周池壁敷设有高频吸声尖劈；待测材料水平放置于水池中的可倾斜支架上，宽带高频发射换能器置于待测材料下，接收水听器置于待测材料上并固定于可移动走架上。

2.根据权利要求1所述的针对大尺寸弹性材料的声速测量装置，其特征是：所述实验水池为25m×2.5m×2.5m的信道水池。

3.根据权利要求1或2所述的针对大尺寸弹性材料的声速测量装置，其特征是：所述的接收水听器是TC4038接收水听器。

4.根据权利要求1或2所述的针对大尺寸弹性材料的声速测量装置，其特征是：所述的数据采集卡是PCI20612数据采集卡。

5.根据权利要求3所述的针对大尺寸弹性材料的声速测量装置，其特征是：所述的数据采集卡是PCI20612数据采集卡。

6.根据权利要求1或2所述的针对大尺寸弹性材料的声速测量装置，其特征是：所述的测量放大器是B&K2636测量放大器。

7.根据权利要求3所述的针对大尺寸弹性材料的声速测量装置，其特征是：所述的测量放大器是B&K2636测量放大器。

8.根据权利要求4所述的针对大尺寸弹性材料的声速测量装置，其特征是：所述的测量放大器是B&K2636测量放大器。

9.根据权利要求5所述的针对大尺寸弹性材料的声速测量装置，其特征是：所述的测量放大器是B&K2636测量放大器。

10.一种基于权利要求1所述的针对大尺寸弹性材料的声速测量装置的测量方法，其特征是：

将待测材料水平放置于水池中的可倾斜支架上，宽带高频发射换能器位于待测材料下方，接收水听器位于待测材料(4)上方；保持高频发射换能器不动，接收水听器等间隔移动，随着宽带高频发射换能器与接收水听器之间距离不断变化，接收信号到达时间亦随之不断改变；取待测材料内部折射纵波与横波到达接收水听器的直达波时延变化规律；

所述直达波时延变化规律中主要涉及到6个参数，包括：宽带高频发射换能器声中心与接收水听器声中心起始位置之间水平距离L_SR；宽带高频发射换能器声中心深度Z_S；接收水听器声中心深度Z_R；待测材料中纵波声速c_p、横波声速c_s；水中声速c₁；用T_p(L_SR，Z_S，Z_R，c_p，c₁)和T_c(L_SR，Z_S，Z_R，c_s，c₁)分别表示纵波和横波接收信号时延值，结合实测时延值T₁(L_SR，Z_S，Z_R，c_p，c₁)和T₂(L_SR，Z_S，Z_R，c_s，c₁)构造代价函数：

其中：T_pi、T_1i分别表示纵波轨迹上第i个测量点上的理论计算时延值和实测值，运动轨迹共有N点；T_ck、T_2k分别表示横波轨迹上第k个测量点上的理论计算时延值和实测值，运动轨迹共有M点；

利用寻优算法求解代价函数，同时获得待测材料内的纵波声速和横波声速。