[发明专利]一种粉末材料声速测量方法

说明书

一种粉末材料声速测量方法，其特征在于，包括步骤：在传声介质与待测粉末材料不接触的状态下，使声源与传声介质耦合，控制声源向传声介质发射声波信号，并接收声波信号经传声介质与空气界面反射后回波到达声源的回波幅值P_a；在传声介质与待测粉末材料接触的状态下，使声源与传声介质耦合，控制声源向传声介质发射声波信号，并接收声波信号经传声介质与粉末界面反射后回波到达声源的回波幅值P₁；通过回波幅值为P_a和回波幅值为P₁计算传声介质与粉末界面的声压反射系数；通过声压反射系数计算待测粉末材料的特性阻抗，及根据特性阻抗计算所述待测粉末材料的声速。本发明的声速测量方法能够对各工况进行声速测量，具有速度快，通用性强的优点。

技术领域

本发明涉及粉末材料声速测量技术领域，具体涉及一种粉末材料声速测量方法。

背景技术

常规粉末材料声速测量主要采用的是飞行时间法，对于松散的粉末材料，其声速低，衰减大，透射信号难以获得，必须对粉末材料施加一定压力，但声速与外界压力存在1/4-1/6幂指数关系，使实测声速偏离粉末材料真实声速。

发明内容

为了实现粉末材料声速测量，本申请提供一种粉末材料声速测量方法，包括步骤：

在传声介质与待测粉末材料不接触的状态下，使声源与传声介质耦合，控制所述声源向传声介质发射预定频率、幅度和波形的声波信号，并接收所述声波信号经传声介质与空气界面反射后回波到达声源的回波幅值，所述回波幅值为P_a；

在传声介质与待测粉末材料接触的状态下，使声源与传声介质耦合，控制所述声源向传声介质发射所述声波信号，并接收所述声波信号经传声介质与粉末界面反射后回波到达声源的回波幅值，所述回波幅值为P₁；

通过回波幅值为P_a和回波幅值为P₁计算传声介质与粉末界面的声压反射系数；

通过所述声压反射系数计算待测粉末材料的特性阻抗，及根据所述特性阻抗计算所述待测粉末材料的声速。

一种实施例中，通过回波幅值为P_a和回波幅值为P₁计算传声介质与粉末界面的声压反射系数，具体为：

所述回波幅值为P_a的表达式为：P_a＝T²R_ap₀e^-2αd，其中，p₀为探头发射超声幅值，R_a为传声介质与空气界面反射系数，T为声源与传声介质界面的透射系数，d为传声介质厚度，a为传声介质的衰减系数；

所述回波幅值为P₁的表达式为：P₁＝T²R₁p₀e^-2αd，R₁为传声介质与粉末界面的声压反射系数；

将所述回波幅值为P_a与所述回波幅值为P₁相除，通过计算得到传声介质与粉末界面的声压反射系数R₁。

一种实施例中，通过所述声压反射系数计算待测粉末材料的特性阻抗，具体为：

其中，R₁为传声介质与粉末界面的声压反射系数，Z_s为传声介质的特性阻抗，Z_p为粉末材料的特性阻抗。

一种实施例中，根据待测粉末材料的特性阻抗计算所述待测粉末材料的声速，具体为：