[发明专利]一种扫频式超声波聚焦式泥沙粒径分布在线测量方法

权利要求书

1.一种扫频式超声波聚焦式泥沙粒径分布在线测量方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1）搭建一套以聚焦式超声波探头为核心的测量装置，同时用筛分法配置不同粒径大小的泥沙样本，用显微镜法获得各个样本的平均粒径；

2）测量前，对测量系统进行调试，准确无误后启动测量装置；

3）改变超声波频率，在不同的超声波频率下进行一系列以泥沙粒径为变量的实验，获取接收波形的数据；

4）对采集到的信号进行基于希尔伯特变换的相空间分割和符号动态滤波，得到与粒径相关的参数值测度；

5）对不同频率下测度与泥沙粒径的散点图进行数据拟合，得到泥沙粒径测量模型；

所述的聚焦式超声波探头为球面电子相控阵列聚焦，中心频率为1.13MHz；

所述的相空间分割基于希尔伯特变换，将时间序列变换成为复数域的解析信号，映射到二维相空间并根据幅值和相角进行分割；

所述的符号动态滤波依赖D-Markov机的建立，需将符号序列中的D个连续符号作为一个状态进行转移概率分析得到状态概率矩阵；

所述的D-Markov机得到的状态概率矩阵的左特征向量经过运算可以得到测度，在相同频率及浓度条件下可以反映出泥沙粒径的信息。

2.根据权利要求1所述的一种扫频式超声波聚焦式泥沙粒径分布在线测量方法，特征在于：该方法采用的测量装置由信号发生模块、超声换能模块及数据采集模块三大模块组成，所述的信号发生模块包括信号发生器和功率放大器，所述的超声换能模块包括聚焦式超声波发射探头和聚焦式超声波接收探头，所述的数据采集模块包括功率放大器和示波器。

3.根据权利要求2所述的一种扫频式超声波聚焦式泥沙粒径分布在线测量方法，特征在于：所述的信号发生器发出的初始信号需要调节，频率依次设定为400k、600k、800k、1.0M、1.13M、1.3M、1.5M和1.7MHz，峰峰值为2Vpp，形式为猝发波。

4.根据权利要求2所述的一种扫频式超声波聚焦式泥沙粒径分布在线测量方法，特征在于：所述的功率放大器按需要均设定为2.5倍。

5.根据权利要求2所述的一种扫频式超声波聚焦式泥沙粒径分布在线测量方法，特征在于：所述的示波器采样频率为5MHz，单次采样点数为7000个。

6.根据权利要求5所述的一种扫频式超声波聚焦式泥沙粒径分布在线测量方法，特征在于：所述的采样点用USB设备储存。