基于超聲波檢測的局部溫度檢測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于超聲波檢測的局部溫度檢測裝置，包括脈沖發(fā)射電路，所述脈沖發(fā)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端口與微控制器連接；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端口與微控制器連接。本發(fā)明基于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，被測局部溫度場置于超聲波探頭陣列的范圍內(nèi)部，實現(xiàn)了精確連續(xù)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(gòu)建被測局部溫度場的溫度二維分布圖。
【專利說明】基于超聲波檢測的局部溫度檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于超聲波檢測的局部溫度檢測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，用于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(jìn)行局部溫度測量時，是將感溫元件直接放置于溫度場中測量溫度。通過這種方式進(jìn)行局部溫度測量，只能實現(xiàn)溫度場中一個點的溫度測量，不能實現(xiàn)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(dāng)溫度場的溫度瞬間過高或過低時，會使得置于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(xué)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(guān)系進(jìn)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(guān)系進(jìn)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(guān)系的方式進(jìn)行溫度測量，容易受到被測介質(zhì)中雜質(zhì)和使用環(huán)境的干擾、限制，導(dǎo)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(shè)備復(fù)雜，價格昂貴。
[0003]目前，也出現(xiàn)了基于超聲波測溫的測溫儀。超聲波測溫儀是采用一個超聲波探頭，超聲波向被測物體發(fā)射超聲波，超聲波穿過傳輸介質(zhì)傳輸至被測物體后反射回來，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(rèn)為
是絕熱過程，其傳播速度
【權(quán)利要求】
1.一種基于超聲波檢測的局部溫度檢測裝置，其特征在于，包括脈沖發(fā)射電路，所述脈沖發(fā)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端口與微控制器連接；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端口與微控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波檢測的局部溫度檢測裝置，其特征在于，所述組成超聲波探頭陣列的超聲波探頭為收發(fā)一體超聲波探頭，被測局部溫度場置于超聲波探頭陣列內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超聲波檢測的局部溫度檢測裝置，其特征在于，所述超聲波探頭陣列由f個超聲波探頭組成，N為正整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于超聲波檢測的局部溫度檢測裝置，其特征在于，所述2#個超聲波探頭呈中心對稱均勻分布于一個圓形邊緣，組成圓形狀的超聲波探頭陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波檢測的局部溫度檢測裝置，其特征在于，所述微控制器連接顯示屏或P C機(jī)，經(jīng)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(jī)顯示。
6.應(yīng)用權(quán)利要求1所述基于超聲波檢測的局部溫度檢測裝置進(jìn)行局部溫度檢測的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將被測局部溫度場置于超聲波探頭陣列的內(nèi)部； (2)微控制器控制脈沖發(fā)射電路發(fā)射激發(fā)脈沖信號，功率放大器將脈沖發(fā)射電路發(fā)射的激發(fā)脈沖信號進(jìn)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(fā)脈沖信號后發(fā)射超聲波； (3)超聲波探頭陣列中其余的超聲波探頭接收該超聲波，并將該超聲波發(fā)送至放大與濾波電路進(jìn)行放大和濾波； (4 )相位檢測電路對濾波后的超聲波進(jìn)行相位檢測，獲取相位數(shù)據(jù)，微控制器根據(jù)相位數(shù)據(jù)獲取超聲波傳輸?shù)臅r間數(shù)據(jù)； (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余的超聲波探頭發(fā)射超聲波，循環(huán)執(zhí)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(fā)射，微控制器獲取全面的空域扇束投影數(shù)據(jù), Θ為發(fā)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(biāo)系中X軸正向所成的夾角；s為向量的一維坐標(biāo)，該向量與超聲發(fā)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(jù)全面的空域扇束投影數(shù)據(jù)得到被測局部溫度場的連續(xù)溫度數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(6)包括:微控制器獲取全面的空域扇束投影數(shù)據(jù)后，重新排列獲取平行束數(shù)據(jù)f(毛句；對s進(jìn)行一維傅里葉變換，得到頻域數(shù)據(jù)巧務(wù)句，然后對找氣句進(jìn)行濾波，得到濾波后的頻域數(shù)據(jù)_巧；再對β進(jìn)行一維傅里葉反變換，得到濾波后的空域數(shù)據(jù)？OM?);最后進(jìn)行反投影，得到被測局部溫度場的 溫度二維分布圖及連續(xù)溫度數(shù)據(jù)。
【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(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】陳亮, 馬豪, 王恩報, 肖強(qiáng), 梁巍, 王喻 申請人:電子科技大學(xué)