效检测模块输入端具 有的IN和GND相连。
[0010] 所述有效检测模块输出端具有的DC-OUT和GND分别与所述数据采集卡输入端具 有的AINl和ACOM相连。
[0011] 所述数据采集卡输出端具有的485G、485A+及485B-分别与所述双向转换器输入 端具有的GND、T/R+及T/R-相连。
[0012] -种全自动声速测量仪的测量方法，其特征在于包括以下步骤：
[0013] 1)所述上位机控制器设置好通信参数和测量参数，手动控制开始测量并发出指令 给所述单片机，所述单片机给所述步进电机驱动器发脉冲，所述步进电机驱动器驱动所述 步进电机转动并带动丝杆的转动，所述滑块也随之步进，同时带动所述声波接收器向所述 声波发射器方向步进，此时所述信号发生器源源不断的向声波发射器发出信号，所述声波 发射器与所述声波接收器之间形成一个驻波场，所述声波接收器在步进过程中对所述驻波 场中各点进行探测，并源源不断发出交流高频信号，通过所述有效值检测模块将所述交流 高频信号转化为表示其有效值的直流信号，所述数据采集卡将直流信号进行采集，此时所 述声速测定软件将采集到的直流信号绘制成声波接收器输出电压有效值与声波接收器位 置关系图，当采集数量达到所述声速测定软件的设定数量后，所述声波接收器停止移动，所 述声速测定软件将数据保存并最终导出；
[0014] 2)通过Origin软件处理所述声速测定软件给出的数据，找出声波接收器输出 电压有效值的极大值点并得出平均波长I，从所述声波发生器读出频率f，得出实际声速
，已知声速在标准大气压下与传播介质空气的温度关系Svs= (331. 45+0. 59t)，t为
环境温度，由此得出绝对误差 ，相对误差 通过对绝对误差 .， 和相对误差的比较即可得出本发明的测量精度状况。
[0015] 本发明以所述上位机控制器为核心，通过所述数据采集卡采集声波接收器的输出 电压有效值，通过单片机和步进电机驱动器控制步进电机的转动，利用步进电机带动丝杠 转动，从而实现声波接收器的运动，以达到对驻波场中各点声波接收器输出电压有效值大 小的自动测量；同时在获得数据后，将不同位置的声波接收器的电压有效值绘制成二维直 角坐标图，从而得到直观的声波接收器输出电压有效值变化与接收器位置关系图，测试完 毕后，数据和图片可以保存和输出。
[0016] 本发明利用步进电机带动丝杠以实现声波接收器的移动，不仅代替人工实现了声 波接收器的自动化移动，而且容易准确地确定声波接收器的位置，更重要的是消除了回程 差。
[0017] 本发明利用有效值检测模块将声波接收器输出的高频交流电压信号转换为直流 电压信号，便于采集和分析，难度小，效果直观。
[0018] 本发明利用数据采集卡采集有效值检测模块输出的直流电压信号，数据采集卡上 的输出端通过双向转换器与上位机控制器相连，不仅电路简单，成本低，而且保证了较高的 数据采集效率。
[0019] 本发明利用所述步进电机驱动器驱动步进电机，所述步进电机驱动器能准确设定 步进角，使声波接收器的移动完全按照步进驱动器的指挥均匀移动，使所述声速测定软件 能准确绘制出声波接收器输出电压有效值与声波接收器位置关系图，从而提高了本发明的 精度。
[0020] 本发明的有益效果是：本发明采用所述上位机控制器连接的所述数据采集卡直接 采集电压值，精确度高，从根本上消除了回程差，消除了实验中的人为误差，极大地提高了 采集数据点的效率；采集到的输出电压数据通过所述声速测定软件可以实时绘出声波接收 器输出电压有效值与声波接收器位置的关系图，而且能保存、输出数据和图像以供进一步 分析和研究使用。
【附图说明】
[0021] 下面结合附图及实施例，对本发明的结构及特征做进一步说明。
[0022] 图1是本发明的方框原理图。
[0023] 图2是所述声波接收器位移装置的结构示意图及所述声波接收器、所述声波发射 器在该装置中的位置示意图。
[0024] 图3是本发明中所述声速测定软件的流程图。
[0025] 图4是本发明实施例中所述声速测定软件绘制的声波接收器输出电压有效值与 声波接收器位置关系图。
[0026] 图5是本发明实施例中利用Origin软件处理后的声波接收器输出电压有效值与 声波接收器位置关系图。
[0027] 图2中，1.声波接收器，2.滑块，3.丝杠，4.固定块，5.步进电机，6.声波发射器， 7.导轨，8.丝杆。
【具体实施方式】
[0028] 参看图1及图2,一种全自动声速测量仪，包括上位机控制器、信号发生系统、声波 接收器位移系统及数据采集系统，所述上位机控制器内部设有C语言编程方式的声速测定 软件；所述信号发生系统包括信号发生器，所述信号发生器连接有所述声波发射器6 ;所述 数据采集系统包括所述声波接收器1，所述声波接收器1连接有有效值检测模块，所述有效 值检测模块连接有数据采集卡，所述数据采集卡通过一双向转换器与所述上位机控制器相 连；所述声波接收器位移系统包括单片机、步进电机驱动器及声波接收器位移装置，所述单 片机一端与所述上位机控制器相连，另一端与所述步进电机驱动器相连，所述声波接收器 位移装置包括一丝杠3,所述丝杠3包括一丝杆8和设于所述丝杠底部的导轨7,所述丝杆8 在所述丝杜3外部连接有步进电机5,所述步进电机5与所述步进电机驱动器相连，所述丝 杆8上套接有滑块2,所述滑块2底部置于所述导轨7上，所述丝杠3底部还设有固定块4， 所述声波发射器6设于所述固定块4的顶部；所述数据采集系统包括声波接收器1，所述声 波接收器1设于所述滑块2的顶部，且所述声波接收器1和所述声波发射器6正对设置，所 述声波接收器1和所述声波发射器6的法线方向与所述丝杆8轴向平行，所述声波接收器 1还连接有有效值检测模块，所述有效值检测模块连接有数据采集卡，所述数据采集卡通过 R485转232双向转换器与所述上位机控制器相连；所述全自动声速测量仪还包括专用电源 I和专用电源II，所述有效值检测模块由所述专用电源I供电，所述数据采集卡和所述步 进电机驱动器由所述专用电源II供电。
[0029] 图3为本发明中所述声速测定软件的流程图。
[0030] (1)开始；
[0031] (2)设置采集卡串口和电机串口；
[0032] (3)设置采集周期和采集次数；
[0033] (4)测量数据及绘制曲线；
[0034] (5)保存数据。
[0035] 参看图4,所述声速测定软件显示有设置通信参数、设置测量参数、开始测量、测量 数据及绘制曲线、保存数据等功能，所述设置通信参数包括设置采集卡串口和电机串口，所 述设置测量参数包括采集数量和采集周期，所述开始测量包括点动测量和自动测量，点动 测量可帮助使用者在测量前将信号源的激励频率调节到驻波系统的固有频率，产生驻波共 振，使波腹处振幅达到最大，所述测量数据及绘制的曲线即为声波接收