一种新型声功率计的制作方法

本发明涉及辐射力天平系统的技术领域，更具体地，涉及一种新型声功率计。

背景技术：

现有的辐射力天平系统结构比较笨重且无移动辅助装置，不利于设备的频繁的移动；由于测量过程中需要吸收靶和换能器均要浸泡在水中，故需要对水箱中的水的含氧量以及水温等都具有一定的要求，而目前对于除气水只能通过在实验室先制备完成后再加入到水箱中，并且也无法对水箱中的氧含量进行监测，其中容易引入较大的偏差；在对吸收靶进行调平的时候，目前只能通过目测的方式，其中容易存在很大的误差；现有系统所适用于换能器从下向上发射超声的情况时，所利用的吸收靶容易漂移不稳定，容易对测量结果造成较大的偏差；同时目前现有系统配备的适用于换能器从上向下发射超声的情况的水箱主要采用挖空的方式，无法广泛地适用于不同的超声换能器的情况；在实际测量过程中，为了尽可能的使得测量结果准确，需要尽可能的使得吸收靶和换能器中心同轴，但是对于目前的系统，只能通过目测的方式进行评估，这会引入很大的误差；并且为了保护吸收靶并同时使测量结果更加准确，需要使得吸收靶和换能器之间的距离约为0.7f(f是焦距)，而目前的系统而言，也只能通过目测的方式进行预估，同样会存在一些误差。综上所述，目前的辐射力天平系统存在很多的问题，无法很好地、广泛地适用于不同的实际情况之中，因此，需要对其作出很多的改进以适应不同的测量环境和情况。

故现有技术的缺点总结如下：整个系统体积笨重，无移动辅助装置，故不利于设备的频繁移动；目前系统无水循环系统和氧含量检测装置，对于所需的除气水，要额外从实验室制备，并且也无法对水箱中的氧含量进行监测，增加较大的误差；现有系统所适用于换能器从下向上发射超声的情况时，所利用的吸收靶容易漂移不稳定，容易对测量结果造成较大的偏差；目前吸收靶无调平装置，只能通过目测的方式评估，其中容易存在很大的误差；现有系统配备的适用于换能器从上向下发射超声的情况的水箱主要采用挖空的方式，无法广泛地适用于不同的超声换能器的情况；现有的系统没有吸收靶和换能器中心对齐辅助装置，只能通过目测的方式评估，偏差较大；现有的系统无明确的距离测量装置，只能通过目测的方式估计吸收靶和换能器之间的距离，偏差较大；现有系统中的天平是固定不动的，这使得吸收靶的调节范围也比较小，仅限于上下方向的微调，使得整个测量系统比较固定化，不灵活，使用不友好。

如中国专利cn2015202428150公开了一种水声聚焦换能器声功率测量装置，其装置对测量结果造成较大的偏差。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，提供一种新型声功率计，其方便移动；能对水箱中的水进行除气处理，并且对水中的氧含量进行实时监测；而且对吸收靶位置的调节更加的精准。

本发明的技术方案是：一种新型声功率计，包括框架，其中，框架内设有声功率计校准系统和水循环及氧含量监测系统，所述的框架底部设有轮子及制动挡板；

新型声功率计还包括超声换能器，声功率计校准系统包括吸收靶，超声换能器位于吸收靶的下方或上方。

进一步的，所述的声功率计校准系统包括精密天平、三轴运动装置、天平横梁、激光器；

所述的三轴运动装置设于天平横梁上，所述的精密天平设于三轴运动装置上，所述的吸收靶设于天平横梁下部，所述的激光器设于三轴运动装置下部，所述的激光器发射的激光束对应吸收靶的中心；还包括一吊接机构，所述的吸收靶的侧部通过吊接机构与精密天平连接；

水循环及氧含量监测系统包括水循环系统、水箱、氧含量监测装置，所述的水循环系统与水箱通过管道连接，所述的氧含量监测装置插入水箱中对其氧含量监测。

进一步的，所述的吊接机构包括精密天平上支架、细线，所述的精密天平上支架设于精密天平上，细线一端连接精密天平上支架，另一端连接吸收靶的侧部；所述的精密天平上支架沿精密天平的上表面向外延伸有四个分叉部，每个分叉部连接一条细线，细线的数量为四条。

所述的天平横梁数量为两根，所述的激光器设于三轴运动装置下部且位于两根天平横梁之间的空间内；

所述的三轴运动装置与天平横梁之间还设有横梁支撑板，横梁支撑板设于天平横梁上，三轴运动装置设于横梁支撑板上。

进一步的，所述的横梁支撑板的底部还设有支撑板定位件，支撑板定位件位于两根天平横梁之间的空间内；所述的三轴运动装置为手动或电动的运动装置。

进一步的，所述的支撑板定位件连接换能器固定竖杆，换能器固定竖杆的底部设有连接部，连接部连接至超声换能器；所述的换能器固定竖杆的轴线与激光器发射的激光束平行；所述的连接部的中部为转动结构。

进一步的，所述的水箱设于框架内部，水循环系统设于框架外部；

所述的管道包括进水管、出水管，所述的水箱上设有进水口、出水口；

所述的进水管一端连接水循环系统，另一端连接进水口；所述的出水管一端连接水循环系统，另一端连接出水口。

进一步的，所述的水箱包括4块侧板和底板，所述的进水口设于水箱的其中一侧板上，所述的出水口设于与进水口相邻的另一侧板上；

所述的出水口设于侧板的下部边缘处，进水口设于侧板的中上部边缘处；所述的侧板上还设有用于固定进水管的定位片；所述的底板上设有耦合凝胶垫。

进一步的，所述的氧含量监测装置包括监测头、控制器，所述的监测头插入水箱中，监测头通过导线连接控制器；所述的水箱的材质为亚克力板。

进一步的，所述的框架内还设有刻度尺；所述的框架上还设有玻璃门。

与现有技术相比，有益效果是：本发明整个系统更加灵活，更便于频繁移动，同时避免了水箱的移动，使得整个测量系统更加人性化。

本发明增加了水循环和氧含量监测系统，更便于对除气水的制备，同时对水箱进行了相应的适配改造，也避免了人工手动向水箱中注水所带来的不利因素和不便，使得整个系统更加机械化、智能化。

对现有的吸收靶进行了改造，能够更好地适应于不同的换能器和吸收靶相对位置的测量情况；对现有的吸收靶设计了调平辅助装置，更加便于对吸收靶进行调平，避免了原来的目测调平所带来的较大的偏差。

增加了换能器和吸收靶中心对齐辅助装置，更便于两者之间的精准对齐，从而使得测量结果更加准确；在精密天平下方设计了三轴运动装置，更加便于对吸收靶位置进行更为精确的微调，从而避免了手动调节的不便。

增加了换能器和吸收靶之间间距测量辅助装置，更便于较为精确地测量两者之间的距离，从而使得测量结果更加准确。

通过换能器固定竖杆以及连接部两者配合可在横梁支撑板下部稳定的连接超声换能器，上述的连接方式简单快捷。

附图说明

图1是实施例一整体结构示意图。

图2是实施例一声功率计校准系统第一示意图。

图3是实施例一声功率计校准系统第二示意图。

图4是实施例一水循环及氧含量监测系统示意图。

图5是实施例一吸收靶示意图。

图6是实施例二整体结构示意图。

图7是实施例二声功率计校准系统第一示意图。

图8是实施例二声功率计校准系统第二示意图。

图9是实施例二水循环及氧含量监测系统示意图。

图10是实施例二吸收靶示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一

如图1-4所示，包括框架001，其中，框架001内设有声功率计校准系统和水循环及氧含量监测系统，框架001底部设有轮子及制动挡板11；

声功率计校准系统包括精密天平1、三轴运动装置2、天平横梁3、激光器4、吸收靶7；

三轴运动装置2设于天平横梁3上，精密天平1设于三轴运动装置2上，吸收靶7设于天平横梁3下部，激光器4设于三轴运动装置2下部，激光器4发射的激光束对应吸收靶7的中心；还包括一吊接机构，吸收靶7的侧部通过吊接机构与精密天平1连接；

水循环及氧含量监测系统包括水循环系统12、水箱6、氧含量监测装置5，水循环系统12与水箱6通过管道连接，氧含量监测装置5插入水箱6中对其氧含量监测；

超声换能器8设于水箱6底部且位于吸收靶7下方。框架001上还设有玻璃门9。

本实施例中，首先在整个系统下面加装了轮子及制动挡板11，方便整个系统的移动和固定，同时为了减少水箱6的移动，将系统的一个侧面底部横梁去除，并改装为可完全打开的门的装置。如图1中，由于玻璃门9为透明，故可以清楚看到框架001内的所有部件。

具体的，如图1-3所示，本实施例中，超声换能器8设于水箱6底部且位于吸收靶7下方。

本实施例中，在放置精密天平1的天平横梁3上设计了一个激光器4，对于换能器位于吸收靶7下方的情况，调节换能器的中心位于激光器4发射的激光束上，然后再调节吸收靶7的位置使其中心也位于激光器4发射的激光束上，从而保证了换能器与吸收靶7的中心对齐。

而且在精密天平1的下方设计了三轴运动装置2，通过旋钮可以手动调节精密天平1的位置，从而可以灵活地对悬挂的吸收靶7的位置进行调整。

进一步的，吊接机构包括精密天平上支架100、细线200，精密天平上支架100设于精密天平1上，细线200一端连接精密天平上支架100，另一端连接吸收靶7的侧部。精密天平上支架100沿精密天平1的上表面向外延伸有四个分叉部，每个分叉部连接一条细线200，细线200的数量为四条。

本实施例中，通过上述结构的配合使得测量结果更加准确。

进一步的，天平横梁3数量为两根，激光器4设于三轴运动装置2下部且位于两根天平横梁3之间的空间内。本实施例中，天平横梁3数量为两根可更好的支撑三轴运动装置2，而且也提供了激光器4的安装的空间。

进一步的，三轴运动装置2与天平横梁3之间还设有横梁支撑板300，横梁支撑板300设于天平横梁3上，三轴运动装置2设于横梁支撑板300上。横梁支撑板300的底部还设有支撑板定位件400，支撑板定位件400位于两根天平横梁3之间的空间内。本实施例中，通过横梁支撑板300可更好的承托三轴运动装置2。

进一步的，三轴运动装置2为手动或电动的运动装置，手动的方式简单快捷便于操作，而电动的方式可减少劳动力且调节准确。三轴运动装置2为手动或电动均可。

如图1、4所示，本实施例中，对整个系统加配了水循环系统12和氧含量监测装置5，在进行测量前通过水循环系统12对水箱6中的水进行除气处理，并且在水箱6中放置了氧含量监测装置5对水中的氧含量进行实时监测，同时通过无线传输方式将相应的数据传输至相应的软件上。

具体的，管道包括进水管1a、出水管2a，水箱6上设有进水口3a、出水口4a；

进水管1a一端连接水循环系统12，另一端连接进水口3a；出水管2a一端连接水循环系统12，另一端连接出水口4a。

本实施例中，通过上述的管道连接，水循环系统12可对水箱6中的水进行除气处理。

具体的，水箱6包括4块侧板61和底板62，进水口3a设于水箱6的其中一侧板61上，出水口4a设于与进水口3a相邻的另一侧板61上。出水口4a设于侧板61的下部边缘处，进水口3a设于侧板61的中上部边缘处。

本实施例中，出水口4a与进水口3a的位置设置合理，从水箱6的中上部进水，从水箱6的下部出水，能更好的通过水循环系统12对水箱6中的水进行除气处理。

进一步的，侧板61上还设有用于固定进水管1a的定位片6a。设置了定位片6a，使得进水管1a的位置稳固。

进一步的，底板62上设有耦合凝胶垫5a，耦合凝胶垫5a的形状为圆形。耦合凝胶垫5a主要是起到声耦合作用，使用时直接与超声换能器8上的耦合膜相接触，中间可以用水来进行填充，进一步地排空空气，使得水箱6下方的超声换能器所发射的超声能够很好地进入水箱6中，传播到吸收靶处。

进一步的，氧含量监测装置5包括监测头51、控制器52，监测头51插入水箱6中，监测头51通过导线连接控制器52。氧含量监测装置5对水箱6中的水进行实时监测，而且控制器52同时通过无线传输方式将相应的数据传输至相应的软件上。

进一步的，水箱6的材质为亚克力板，水箱6的底部设有支撑脚。水箱6可以是圆柱形或者方形的亚克力材料的透明水箱。支撑脚起到支撑水箱6的作用。

具体的，如图1所示，框架001内还设有刻度尺10。通过在辐射力天平系统的一侧设计了一个刻度尺10，可以通过对吸收靶7和超声换能器8进行定位从而较为精确地确定两者之间的间距，使得两者之间的间距尽可能的为0.7f(f为换能器的焦距)。

如图5所示，吸收靶7的中部设有圆形水准器2c。对于超声换能器8位于吸收靶7下方的情况，在吸收靶7的背面设计了圆形水准器2c或者数字水准器或者倾斜传感器等装置以辅助吸收靶7的调平。可通过无线传输的方式将相应的测量数据传输到软件端，从而便于调整吸收靶7的水平情况。其中圆形水准器2c能够指示并辅助吸收靶7的调平，更便于保证吸收靶水平，从而使得测量结果更加准确。

如图1-5所示，在使用该系统进行声功率测量时，首先，将水箱6放置在超声换能器8上方，然后打开玻璃门9，利用辐射力天平系统轮子及制动挡板11将系统固定在水箱6的正上方，将吸收靶7浸泡在水箱6中的水中30min，同时利用水循环系统12不断对水箱6中的水进行循环除气，并利用氧含量监测装置5进行实时监测，并将超声换能器8预热10min，然后对精密天平1进行调平、去皮、归零，并将吸收靶7分别利用细线200悬挂在精密天平1下方，通过利用三轴运动装置2调节吸收靶7的位置使其中心位于激光器4所产生的激光束上，从而保证了吸收靶7和超声换能器8的中心处于对齐状态，然后利用刻度尺10对吸收靶7和超声换能器8之间的间距进行调节，使得两者之间的间距约为0.7f(f为超声换能器的焦距)，最后关闭水循环系统12、激光器4，打开辐射力天平系统相关软件进行声功率测量。

实施例二

如图6-9所示，包括框架001，其中，框架001内设有声功率计校准系统和水循环及氧含量监测系统，框架001底部设有轮子及制动挡板11；

声功率计校准系统包括精密天平1、三轴运动装置2、天平横梁3、激光器4、吸收靶7；

三轴运动装置2设于天平横梁3上，精密天平1设于三轴运动装置2上，吸收靶7设于天平横梁3下部，激光器4设于三轴运动装置2下部，激光器4发射的激光束对应吸收靶7的中心；还包括一吊接机构，吸收靶7的侧部通过吊接机构与精密天平1连接；

水循环及氧含量监测系统包括水循环系统12、水箱6、氧含量监测装置5，水循环系统12与水箱6通过管道连接，氧含量监测装置5插入水箱6中对其氧含量监测；

超声换能器8连接于天平横梁3下部且超声换能器8位于吸收靶7上方。框架001上还设有玻璃门9。

本实施例中，首先在整个系统下面加装了轮子及制动挡板11，方便整个系统的移动和固定，同时为了减少水箱6的移动，将系统的一个侧面底部横梁去除，并改装为可完全打开的门的装置。如图6中，由于玻璃门9为透明，故可以清楚看到框架001内的所有部件。

具体的，如图6-8所示，本实施例中，超声换能器8连接于天平横梁3下部且超声换能器8位于吸收靶7上方。

本实施例中，对于超声换能器8位于吸收靶7上方的情况，调节吸收靶7的位置使得吸收靶7的中心位于激光器产生的激光束上，然后通过调节超声换能器8的位置使得超声换能器8的中心也位于激光器产生的激光束上，从而保证了超声换能器8与吸收靶7的中心对齐。

而且在精密天平1的下方设计了三轴运动装置2，通过旋钮可以手动调节精密天平1的位置，从而可以灵活地对悬挂的吸收靶7的位置进行调整。

进一步的，吊接机构包括精密天平上支架100、细线200，精密天平上支架100设于精密天平1上，细线200一端连接精密天平上支架100，另一端连接吸收靶7的侧部。精密天平上支架100沿精密天平1的上表面向外延伸有四个分叉部，每个分叉部连接一条细线200，细线200的数量为四条。

本实施例中，通过上述结构的配合使得测量结果更加准确。

进一步的，天平横梁3数量为两根，激光器4设于三轴运动装置2下部且位于两根天平横梁3之间的空间内。本实施例中，天平横梁3数量为两根可更好的支撑三轴运动装置2，而且也提供了激光器4的安装的空间。

进一步的，三轴运动装置2与天平横梁3之间还设有横梁支撑板300，横梁支撑板300设于天平横梁3上，三轴运动装置2设于横梁支撑板300上。横梁支撑板300的底部还设有支撑板定位件400，支撑板定位件400位于两根天平横梁3之间的空间内。本实施例中，通过横梁支撑板300可更好的承托三轴运动装置2。

进一步的，三轴运动装置2为手动或电动的运动装置，手动的方式简单快捷便于操作，而电动的方式可减少劳动力且调节准确。三轴运动装置2为手动或电动均可。

支撑板定位件400连接换能器固定竖杆13，换能器固定竖杆13的底部设有连接部130，连接部130连接至超声换能器8。

换能器固定竖杆13的轴线与激光器发射的激光束平行，连接部130的中部为转动结构。

通过换能器固定竖杆13以及连接部130两者配合可在横梁支撑板300下部稳定的连接超声换能器8，上述的连接方式简单快捷。本实施例中，设计一个可以灵活移动或者伸缩的换能器固定竖杆13以用来固定超声换能器8，从而使得可以直接通过移动辐射力天平系统至水箱6上方，避免了频繁移动水箱的危险。

如图6、9所示，本实施例中，对整个系统加配了水循环系统12和氧含量监测装置5，在进行测量前通过水循环系统12对水箱6中的水进行除气处理，并且在水箱6中放置了氧含量监测装置5对水中的氧含量进行实时监测，同时通过无线传输方式将相应的数据传输至相应的软件上。

具体的，管道包括进水管1a、出水管2a，水箱6上设有进水口3a、出水口4a；

进水管1a一端连接水循环系统12，另一端连接进水口3a；出水管2a一端连接水循环系统12，另一端连接出水口4a。

本实施例中，通过上述的管道连接，水循环系统12可对水箱6中的水进行除气处理。

具体的，水箱6包括4块侧板61和底板62，进水口3a设于水箱6的其中一侧板61上，出水口4a设于与进水口3a相邻的另一侧板61上。出水口4a设于侧板61的下部边缘处，进水口3a设于侧板61的中上部边缘处。

本实施例中，出水口4a与进水口3a的位置设置合理，从水箱6的中上部进水，从水箱6的下部出水，能更好的通过水循环系统12对水箱6中的水进行除气处理。

进一步的，侧板61上还设有用于固定进水管1a的定位片6a。设置了定位片6a，使得进水管1a的位置稳固。

进一步的，氧含量监测装置5包括监测头51、控制器52，监测头51插入水箱6中，监测头51通过导线连接控制器52。氧含量监测装置5对水箱6中的水进行实时监测，而且控制器52同时通过无线传输方式将相应的数据传输至相应的软件上。

进一步的，水箱6的材质为亚克力板，水箱6的底部设有支撑脚。水箱6可以是圆柱形或者方形的亚克力材料的透明水箱。支撑脚起到支撑水箱6的作用。

具体的，如图6所示，框架001内还设有刻度尺10。通过在辐射力天平系统的一侧设计了一个刻度尺10，可以通过对吸收靶7和超声换能器8进行定位从而较为精确地确定两者之间的间距，使得两者之间的间距尽可能的为0.7f(f为换能器的焦距)。

如图8、10所示，吸收靶7底部设有配重物3b，吸收靶7的侧部设有管形水准器2b。本实施例中，为了适用于超声换能器8位于吸收靶7上方的测量情况，将在吸收靶7背面镶嵌上环形的配重物3b以避免吸收靶7倒置放置后所产生的漂移和不稳定；而对于超声换能器8位于吸收靶7上方的情况，则在吸收靶7的背面设计了数字水准器或者倾斜传感器或者在吸收靶7的侧面对称地镶嵌了管形水准器2b，并通过无线传输的方式将相应的测量数据传输到软件端，从而便于调整吸收靶的水平情况。其中管形水准器2b能够指示并辅助吸收靶的调平，更便于保证吸收靶水平，从而使得测量结果更加准确。

如图6-10所示，在使用该系统进行声功率测量时，首先将换能器固定竖杆13调节至最上方，然后打开玻璃门9，通过利用辐射力天平系统轮子及制动挡板11将系统固定在水箱6的正上方，将吸收靶7分别利用细线200悬挂在天平下方，通过利用三轴运动装置2调节吸收靶的位置使其中心位于激光器4所产生的激光束上，从而保证了吸收靶7和换能器的中心处于对齐状态，然后利用刻度尺10对吸收靶7和超声换能器8之间的间距进行调节，使得两者之间的间距约为0.7f(f为超声换能器的焦距)，将吸收靶7浸泡在水箱6中的水中30min，同时利用水循环系统12不断对水箱6中的水进行循环除气，并利用氧含量监测装置5进行实时监测，并将超声换能器8预热10min，最后关闭水循环系统12、激光器4，打开辐射力天平系统相关软件进行声功率测量。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。