[发明专利]一种基于超声导波频散测量液体密度的方法

权利要求书

1.一种基于超声导波频散测量液体密度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立顶端有截断的楔形波导杆模型，波导杆中激发产生导波；

2)根据步骤1)所述顶端有截断的楔形波导杆模型导波沿楔形波导杆尖端方向传播，沿传播方向等间距记录声波波形并绘制Bscan图；二维傅里叶变换方法或相位谱法对声波模态进行分离，得到超声导波模态的频散曲线，即模态-速度-频率关系；

3)将波导杆浸入不同密度的液体，分别得到导波模态的频散曲线，提取单一模态，得到模态频散曲线和密度之间关系，此为参考曲线；

4)楔形波导杆模型浸入待测液体，根据步骤2)测得的频散曲线与参考曲线比较，确定液体密度。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声导波频散测量液体密度的方法，其特征在于，所述超声导波模态通过等间距记录导波波形获得。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于超声导波频散测量液体密度的方法，其特征在于，所述步骤2)在超声导波沿波导杆方向进行B扫描，得到超声导波模态的频散曲线其具体步骤如下：

超声导波沿波导杆会发生模式分离；控制波导杆的截断，使得超声导波仅存在幅值最强的两个模态，且模态是频散的；对沿波导杆方向传播的声波，等间距记录波形；二维傅里叶变换方法或相位谱法对声波模态进行分离，得到导波模态的频散曲线，即模态-速度-频率关系。

4.根据权利要求3所述的一种基于超声导波频散测量液体密度的方法，其特征在于，所述步骤4)中的液体密度通过如下方法确定：

楔形波导杆顶角小于45°，控制截断宽度，使超声导波仅存在A1和A2两个模态；改变波导杆浸入液体密度，分别得到A1模态和A2模态的模态-速度-频率关系；将波导杆浸入密度未知的液体，通过测量超声导波波形，模态分离得到A1和A2两个模态的频散曲线，与参考曲线进行比较，确定液体密度；

楔形波导杆顶角大于45°，波导杆中仅存在A1模态；改变波导杆浸入液体密度，得到A1模态的模态-速度-频率关系；将波导杆浸入液体密度未知的液体，通过测量超声导波波形，模态分离得到A1模态的频散曲线，与参考曲线进行比较，确定液体密度。