[发明专利]双栅板型温敏传感装置以及监测水域温度的方法

说明书

本发明公开了一种基于泄露波的双栅板型温敏传感装置，包括：声波发射装置，处理器，双栅板型一维板状声子晶体；所述双栅板型一维板状声子晶体包括横波波速和纵波波速不随温度的变化而改变的基板，横波波速和纵波波速随温度的变化而改变的检测板，位于所述基板和所述检测板上的声栅；所述声波发射装置，用于向所述基板上的声栅发射激励声波；所述处理器，用于计算所述检测板上的声栅射出的声学参数，并依据预设条件及所述声学参数对应的共振频率监测水域温度的变化。利用本发明所提供的温敏传感装置，可以有效改善并提高温敏传感装置的对温度的检测效果。本发明还公开了一种监测水域温度的方法，提高了水域监控的检测效率。

技术领域

本发明涉及兰姆波传感器技术领域，特别是涉及一种基于泄露波的双栅板型温敏传感装置以及一种监测水域温度的方法。

背景技术

一维板状声子晶体是由两种或两种以上具有一定厚度的弹性媒质沿着一个方向呈周期性排列组成的人工复合材料。而当薄板的厚度和对薄板所激励的超声波波长在同一数量级时，存在一种由纵波和横波合成的特殊的应力波，会沿着两个平行的边界在板面传播并来回反射，这种声波称为兰姆波(Lamb波)。当波在板中的传播速度小于波在基体中的传播速度，声波会被禁锢在板内，称为不泄露波；相反被释放到周围的声波称为泄露波。如果一个特定激励频率的声波撞击板结构时，板中的Lamb波会被激发出来形成泄露波，而且在激励的作用下，声波在板结构的传播出现高透射的现象，透射系数接近1，这个对应的频率则称为共振频率。

现有技术中的一维板状声子晶体主要研究的是打孔型声子晶体板，即具有周期性排列孔径(圆孔和方孔等)的波导板，因为声能容易局域在孔隙中，从而产生一个高透射，并以此来测量声波的透射系数。

打孔型声子晶体板所产生的高透射主要来自于波导局域，由其所产生的透射峰的半高宽往往都比较大，因此，利用打孔型声子晶体板作为温敏传感装置的传感器件进行测量和监控时，容易造成灵敏度偏低、效果不佳的问题，增加测量难度。

综上所述可以看出，如何改善温敏传感装置的测量效果的是目前有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于泄露波的双栅板型温敏传感装置，已解决现有技术中温敏传感装置测量效果不佳的问题；本发明还提供了一种监测水域温度的方法，提高了水域监控的检测效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于泄露波的双栅板型温敏传感装置，包括：声波发射装置，处理器，双栅板型一维板状声子晶体；其中，所述双栅板型一维板状声子晶体包括横波波速和纵波波速不随温度的变化而改变的基板，横波波速和纵波波速随温度的变化而改变的检测板，位于所述基板和所述检测板上的声栅；所述声波发射装置，用于向所述基板上的声栅发射激励声波；所述处理器，用于计算所述检测板上的声栅射出的声学参数，以便于依据预设条件以及所述声学参数对应的共振频率监测水域温度的变化。

其中，所述双栅板型一维板状声子晶体的检测板位于所述基板上方且与所述基板平行。

其中，所述基板的底部和所述检测板的顶部安装有声栅，且所述基板与所述检测板的结构上下对称。

其中，所述基板为钢制成的基板。

其中，所述检测板为钛酸锶钡制成的检测板。

其中，所述检测板的厚度为0.1L，其中L为晶格常数。

其中，所述处理器具体用于，计算所述检测板上的声栅射出的声波的透射系数，当所述透射系数与1的差值的绝对值小于阈值时获取与所述透射系数对应的共振频率，以便于实现对水域温度的监测。