基于电磁超声的温度场非接触式探测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及温度的无损非接触探测领域，具体地，涉及一种基于电磁超声的温度场非接触式探测系统。
【背景技术】
[0002]目前，普遍使用的金属或合金物体温度测量技术为接触式，即在被测物体表面利用粘贴或焊接方式设置温度传感器测量，或在结构内部打孔安装温度传感器。但接触式的方法有很多局限性，如表面黏贴的传感器受外部环境如热流来流条件影响很大；打孔安装破坏了结构的原有形态会导致材料内部局部的温度变化，使得测量存在较大误差，并且相对较缓的响应速率也会对实时测量带来误差等，这一定程度上限制了其使用条件。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种基于电磁超声的温度场非接触式探测系统，以实现不破坏物体表面的情况下，快速准确的获得物体表面温度和内部非均匀温度场的优点。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0005]一种基于电磁超声的温度场非接触式探测系统，包括微控制器、发射电路、电磁超声探头、接收开关、声学信号采集模块、回波数据处理模块和显示模块；所述微控制器的输出端与发射电路的输入端连接，所述发射电路的输出端与电磁超声探头的输入端连接，所述电磁超声探头的输出端与接收开关的输入端连接，所述接收开关的一个输出端与微控制器的输入端连接，所述接收开关的另一个输出端与声学信号采集模块的输入端连接，所述声学信号采集模块的输出端与回波数据处理模块的输入端连接，所述回波数据处理模块的输出端与显示模块的输入端连接。
[0006]优选的，所述电磁超声探头采用超声横波探头，所述声学信号采集模块的匹配采样频率彡1MHz。
[0007]优选的，所述电磁超声探头采用超声横波探头，所述声学信号采集模块的匹配采样频率彡100 MHz。
[0008]优选的，所述电磁超声探头采用超声纵波探头，所述声学信号采集模块的匹配采样频率彡50MHz ο
[0009]优选的，所述电磁超声探头采用超声纵波探头，所述声学信号采集模块的匹配采样频率彡500 MHz。
[0010]优选的，所述电磁超声探头与被测物体之间的间距为0.5-1.5mm。
[0011]本实用新型的技术方案具有以下有益效果:
[0012]本实用新型的技术方案，通过电磁超声实现对物体温度的非接触式测量，从而避免了对物体物体表面的破坏和外部环境的干扰，达到快速准确的获得物体表面温度和内部非均匀温度场的目的。
[0013]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型实施例所述的基于电磁超声的温度场非接触式探测系统的原理框图。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0016]实施例一:
[0017]如图1所示，一种基于电磁超声的温度场非接触式探测系统，包括微控制器、发射电路、电磁超声探头、接收开关、声学信号采集模块、回波数据处理模块和显示模块；微控制器的输出端与发射电路的输入端连接，发射电路的输出端与电磁超声探头的输入端连接，电磁超声探头的输出端与接收开关的输入端连接，接收开关的一个输出端与微控制器的输入端连接，接收开关的另一个输出端与声学信号采集模块的输入端连接，声学信号采集模块的输出端与回波数据处理模块的输入端连接，回波数据处理模块的输出端与显示模块的输入端连接。
[0018]其中，针对恒壁温传热问题中土TC分辨率要求，电磁超声探头采用超声纵波探头，声学信号采集模块的匹配采样频率> 50MHZ。电磁超声探头与被测物体之间的间距为0.5-1.5mm。
[0019]实施例二:
[0020]针对变壁温传热问题中± 1°C分辨率要求，电磁超声探头采用超声纵波探头，声学信号采集模块的匹配采样频率> 500 MHz0
[0021]实施例三:
[0022]针对恒壁温传热问题中± 1°C分辨率要求，电磁超声探头采用超声横波探头，声学信号采集模块的匹配采样频率> 1MHz。
[0023]实施例四:
[0024]针对变壁温传热问题中± 1°C分辨率要求，电磁超声探头采用超声横波探头，声学信号采集模块的匹配采样频率> 100 MHz0
[0025]测量时间/声学信号自动记录单元和声学信号的数据处理单元采用软件手段编程实现。
[0026]本实用新型技术方案的工作原理为:预先标定被测物体不同温度与超声波传播时间的相干性关系，根据超声波脉冲回波法获得被测物体当前状态下的超声波传播时间，结合相干性关系和测量时间/声学信号的同步记录，利用反演方法即可快速准确地可获得物体的表面温度或内部温度场分布状态。本实用新型技术方案中的声学信号采集模块和回波数据处理模块采用具有计算功能的芯片实现，如单片机或DSP，芯片内部的软件可选用现有软件实现。
[0027]综上所述，本实用新型还具有如下的优点和积极效果:
[0028]1、通过电磁超声实现对金属或合金物体温度的非接触式测量。
[0029]2、既可以测量金属或合金物体的表面温度，也可以同时获得物体的表面温度和物体内部的非均匀温度场。
[0030]3、测量高温/超高温物体和大尺寸物体的温度时具有更佳的精度。
[0031]4、适合钢水、模具、锅炉壁、管道以及容器等多种金属和金属合金物体表面温度或内部温度场的测量需求。
[0032]最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于电磁超声的温度场非接触式探测系统，其特征在于，包括微控制器、发射电路、电磁超声探头、接收开关、声学信号采集模块、回波数据处理模块和显示模块；所述微控制器的输出端与发射电路的输入端连接，所述发射电路的输出端与电磁超声探头的输入端连接，所述电磁超声探头的输出端与接收开关的输入端连接，所述接收开关的一个输出端与微控制器的输入端连接，所述接收开关的另一个输出端与声学信号采集模块的输入端连接，所述声学信号采集模块的输出端与回波数据处理模块的输入端连接，所述回波数据处理模块的输出端与显示模块的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于电磁超声的温度场非接触式探测系统，其特征在于，所述电磁超声探头采用超声横波探头，所述声学信号采集模块的匹配采样频率> 1MHz0
3.根据权利要求1所述的基于电磁超声的温度场非接触式探测系统，其特征在于，所述电磁超声探头采用超声横波探头，所述声学信号采集模块的匹配采样频率> 100 MHz0
4.根据权利要求1所述的基于电磁超声的温度场非接触式探测系统，其特征在于，所述电磁超声探头采用超声纵波探头，所述声学信号采集模块的匹配采样频率> 50MHz。
5.根据权利要求1所述的基于电磁超声的温度场非接触式探测系统，其特征在于，所述电磁超声探头采用超声纵波探头，所述声学信号采集模块的匹配采样频率> 500 MHz0
6.根据权利要求2、3、4或5所述的基于电磁超声的温度场非接触式探测系统，其特征在于，所述电磁超声探头与被测物体之间的间距为0.5-1.5_。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于电磁超声的温度场非接触式探测系统，包括微控制器、发射电路、电磁超声探头、接收开关、声学信号采集模块、回波数据处理模块和显示模块；所述微控制器的输出端与发射电路的输入端连接，所述发射电路的输出端与电磁超声探头的输入端连接，所述电磁超声探头的输出端与接收开关的输入端连接，所述接收开关的一个输出端与微控制器的输入端连接，所述接收开关的另一个输出端与声学信号采集模块的输入端连接，所述声学信号采集模块的输出端与回波数据处理模块的输入端连接，所述回波数据处理模块的输出端与显示模块的输入端连接。达到快速准确地获得物体表面温度和内部非均匀温度场的目的。
【IPC分类】G01K11-22
【公开号】CN204359454
【申请号】CN201520003177
【发明人】魏东, 石友安, 杜雁霞, 胡斌, 曾磊, 桂业伟, 邱波, 官睿
【申请人】中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月5日