[发明专利]一种水中单气泡声特性的测量装置及测量方法

说明书

一种水中单气泡声特性的测量装置及测量方法，涉及水声测量领域。本发明是为了解决现有缺少对水中气泡声特性进行测量的装置及方法的问题。时间同步设备用于向空气压缩机和前放及采集电路同时输出时间同步信号，使空气压缩机和前放及采集电路同时工作，空气压缩机用于压缩气枪内空气，气枪将压缩的空气从气枪喷嘴喷出，使该空气在水中产生气泡，标准水听器用于采集气泡声信号，前放及采集电路用于采集标准水听器的气泡声信号，进行前置放大处理，处理后的信号送入数据存储单元进行存储，高速摄像机用于采集气泡图像，处理器根据同一时刻下采集的气泡图像和放大的气泡声信号，获得不同尺寸气泡所对应的气泡声的声级。它用于测量水中气泡声特性。

技术领域

本发明涉及一种水声信号测量方法，主要涉及一种水中单气泡声特性的分析方法，属于水声测量领域。

背景技术

水中气泡发声特性是水中气泡声机理研究的关键，在爆炸声、水中气枪声、电火花声、高速目标落水声的研究中均有广泛的应用。但是现阶段的研究多集中在对水中气泡的演化过程研究，缺乏对一定尺度气泡声的分析手段。随着研究的深入，迫切需要一种对水中气泡声特性的分析装置及方法。

发明内容

本发明是为了解决现有缺少对水中气泡声特性进行测量的装置及方法的问题。现提供一种水中单气泡声特性的测量装置及测量方法。

一种水中单气泡声特性的测量装置，所述装置包括空气压缩机1、时间同步设备2、前放及采集电路3、数据存储单元4、气枪、标准水听器6、高速摄像机7和处理器，

气枪的喷嘴5和标准水听器6均布设在水池8中，

时间同步设备2用于向空气压缩机1和前放及采集电路3同时输出时间同步信号，使空气压缩机1和前放及采集电路3同时工作，

空气压缩机1用于压缩气枪内的空气，气枪将压缩的空气从气枪喷嘴5喷出，使该空气在水中产生气泡，

标准水听器6用于采集气泡声信号，前放及采集电路3用于采集标准水听器6的气泡声信号，并将该信号进行前置放大处理，处理后的信号送入数据存储单元4进行存储，

高速摄像机7用于采集气泡图像，

处理器，用于根据同一时刻下采集的气泡图像和放大的气泡声信号，获得不同尺寸气泡所对应的气泡声的声级，从而实现对水中单气泡声特性的测量。

根据一种水中单气泡声特性的测量装置实现的测量方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、在水槽中布放标准水听器6和气枪，当气枪内压缩的空气从气枪喷嘴5喷出时，由标准水听器6采集在水中产生的气泡声信号，并由高速摄像机7同步采集气泡图像信息；

步骤二、根据气泡声信号获得气泡声的声级，根据气泡图像信息提取气泡尺寸；

步骤三、根据同一时刻下的气泡声的声级和气泡尺寸，得到不同时刻下，不同气泡尺寸的气泡声的声级，从而实现对水中单气泡声特性的测量。

本发明的有益效果为：

本申请通过简单的结构搭建测量水中产生气泡的声音及气泡图像的试装置，通过在水池中产生气泡，而同时采用标准水听器与高速摄像机进行同步采集声信号和连续多帧的气泡图像，根据声信号获得气泡声的声级，而根据连续多帧的气泡图像获得气泡的尺寸，根据统计同一时刻下的气泡尺寸与气泡声的声级，得到气泡尺寸与气泡声的声级的关系曲线，从而能够根据测试结果对气泡大小及声级进行有效、准确的研究。使之在以后对爆炸声、水中气枪声、电火花声、高速目标落水声的研究奠定了基础。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的一种水中单气泡声特性的测量装置的原理示意图。

具体实施方式