一种水中声速测量方法及装置与流程

技术特征：

1.一种水中声速测量方法，其特征在于，包括以下几个步骤：S1.微控制器(202)控制高精度测时单元(203)测量电信号在超声收发电路(210)传播时间与声信号在水中固定距离D传播时间的总和T_s；S2.微控制器(202)控制高精度测时单元(203)测量电信号在超声收发电路(210)传播时间T_b；S3.微控制器(202)控制温度测量单元(209)测量内温传感器(104)温度T₁和水温传感器(105)温度T₂；S4.微控制器(202)使用带温度补偿的计算方法计算声速值c。

2.根据权利要求1所述的水中声速测量方法，其特征在于，测量信号经过电路与水中固定距离D所用时间T_s，同时测量信号直接经过电路所用时间T_b，使用两个测量时间的差得到信号在水中传播的时间，再经过温度补偿计算出水中声速，计算模型如下：

$c=(T_s-T_b)({\mathrm{aT}}_1^2+{\mathrm{bT}}_1+d)/({\mathrm{eT}}_2^2+{\mathrm{fT}}_2+g)$

式中，c为声速，T₁为PCB板上温度，T₂为水中温度，a、b、d、e、f、g为温度补偿参数。

3.根据权利要求1所述的水中声速测量方法，其特征在于，使用校准试验确定温度补偿计算方法中的温度补偿参数值；在恒温纯水环境中测量8个温度点的T_s、T_b、T₁、T₂，使用高精度测量设备测量水中温度T_w，根据纯水中声速与温度的对应关系得到当时水中的声速c，将之带入权利要求2中的计算模型，拟合出其中的参数a、b、d、e、f、g。

4.一种水中声速测量装置，用于实现权利要求1中所述方法，其特征在于，包括机壳(101)、防水连接器(102)、功能电路(103)、内温传感器(104)、水温传感器(105)、声学换能器(106)、声反射板(107)和反射面连接杆(108)，其中，防水连接器(102)固定于机壳(101)一端；声反射板(107)通过反射面连接杆(108)固定于机壳(101)另一端；声学换能器(106)固定于机壳(101)的反射板(107)侧，同时在该位置安装水温传感器(105)；内温传感器(104)与功能电路(103)安装于机壳(101)内部。

5.根据权利要求4所述的水中声速测量装置，其特征在于，所述功能电路(103)包括通信接口电路(201)、微控制器(202)、高精度测时单元(203)、功率放大电路(204)、发射匹配电路(205)、收发转换电路(206)、电压比较电路(207)、模拟开关电路(208)和温度测量单元(209)。

6.根据权利要求5所述的水中声速测量装置，其特征在于，所述高精度测时单元(203)采用高精度门延迟测时技术进行时间测量。

7.根据权利要求5所述的水中声速测量装置，其特征在于，所述电压比较电路(207)采用自动门限调整技术精确检测回波信号一个周期的过零上升沿位置。

8.根据权利要求5所述的水中声速测量装置，其特征在于，使用模拟开关电路(208)选通需要的被测信号。

9.一种水中声速测量校准装置，用于实现权利要求3中所述方法，其特征在于，包括以下结构：循环纯水装置(301)，用于实时对恒温水槽(305)中的水进行提纯；进水管(302)和出水管(307)，用于连接循环纯水装置(301)和恒温水槽(305)；低速搅拌机(304)，用于搅拌恒温水槽(305)中的纯水，使之匀速流动；恒温水槽(305)，用于控制水温，使其稳定在校准温度上；高精度温度测量仪(306)，用于测量恒温水槽(305)中纯水的实时温度。