[发明专利]一种基于超声波换能器的通用气体测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于超声波换能器的通用气体测量方法及装置，建立一套在密闭腔体的不同频率的超声收发装置，往密闭腔体通入待测量的气体，发射发送不同频率的超声波，并在步进电机和导轨的作用下精确移动以改变超声波发射端与接收端之间的距离；通过外部抽气泵调整腔内待测气体压强，测量得到不同频率、不同压强、不同距离下的声速和声衰减系数并对声衰减系数进行校正；绘制校正后的声衰减系数关于超声波频率的谱线图，通过将所绘制的谱线图与预设样本库中的谱线比较，确定待测气体的种类和浓度；本发明方法及装置可以测量大部分无腐蚀性气体、具有测量范围广、无需专门气体传感器、成本低、能够在线实时监测、响应速度快、长时间稳定等优点。

主权项

一种基于超声波换能器的通用气体测量方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据超声波信号在待测气体气氛环境下的传播距离与传播时间，获取超声波信号在待测气体中的传播速度；(2)根据在待测气体气氛环境下发送的超声波信号与接收到的超声波信号的电压比值与传播距离之比，获取待测气体的声衰减系数；(3)根据超声波波长、超声波换能器的半径、发射的超声波信号经超声换能器转换后的电压信号波形峰峰值、以及接收的超声波信号经超声换能器转换后的电压信号波形峰峰值，对所述声衰减系数进行校正；其中，超声波波长由所述传播速度除以频率得到；(4)改变待测气体气氛环境的压强，以及超声波信号发射端与接收端的距离，重复步骤(1)～(3)，获取多个频率、多个压强、以及多个收发距离下的声衰减系数并校正；绘制校正后的声衰减系数关于超声波频率的谱线图，通过将所绘制的谱线图与预设样本库中的谱线比较，确定待测气体的种类和浓度；其中，收发距离是指超声波信号发射端与接收端之间的距离。