[发明专利]变压条件下换能器配对性能自动测试方法及装置

说明书

本申请实施例提供一种变压条件下换能器配对性能自动测试方法。方法包括：获取测试管道内的换能器对中的每个换能器在不同环境参数下的静态电容C₀和阻抗特性曲线，环境参数包括测试管道内的压力和流量；根据每个换能器的静态电容、阻抗特性曲线以及换能器电路等效模型确定每个换能器在每个环境参数下的电纳与电导的阻抗导纳圆图，以确定每个换能器与每个环境参数对应的谐振频率、半功率频率、带宽、品质因数、动态电阻、动态电容及动态电感；针对每个环境参数，比较换能器对在环境参数下的的配对参数，在全部环境参数下的换能器对中的两个换能器的配对参数之间的差值均未超过预设阈值的情况下，确认两个换能器的配对参数一致。

技术领域

本申请属于换能器设备领域，具体地涉及变压条件下换能器配对性能自动测试方法及装置。

背景技术

超声波换能器是利用压电晶体的压电效应将超声波产生的机械振动转变为电信号或在电场驱动下产生机械振动从而发出超声波的器件。超声波流量计通常是由一个或多个换能器对组成的，如果换能器对中的两个换能器配对性能差，会存在换能器对中的两个换能器不匹配，从而导致超声波流量计中的测试结果不准确的问题。然而，现有技术未对超声波流量计所用换能器的使用特性技术指标和方法未建立评价标准，国内缺乏对超声波流量计所用的换能器对的性能匹配和试验装置研究，从而导致超声波流量计所用的换能器对没有办法开展全面的性能匹配工作。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本申请实施例提供一种变压条件下换能器配对性能自动测试方法及装置，能够针对换能器对的配对参数进行测试，以确定换能器对的两个换能器的配对参数是否一致，以提高超声波流量计的测试准确度。

为了实现上述目的，本申请第一方面，提供一种变压条件下换能器配对性能自动测试方法，包括：

获取测试管道内的换能器对中的每个换能器在不同环境参数下的静态电容C₀和阻抗特性曲线，环境参数包括测试管道内的压力和流量；

根据每个换能器的静态电容和阻抗特性曲线确定每个换能器在每个环境参数下的电纳与电导的阻抗导纳圆图，以确定每个换能器与每个环境参数对应的谐振频率和半功率频率；

根据每个换能器的谐振频率和半功率频率确定每个换能器在在每个环境参数下的带宽BW和品质因数Q；

通过电路等效模型和阻抗导纳圆图确定每个换能器在每个环境参数下的动态电阻R_m、动态电容C_m及动态电感L_m；

针对每个环境参数，比较换能器对在环境参数下的的配对参数，配对参数包括带宽BW、品质因数Q、动态电阻R_m、动态电容C_m、动态电感L_m、静态电容C₀、谐振频率；

在全部环境参数下的换能器对中的两个换能器的配对参数之间的差值均未超过预设阈值的情况下，确认两个换能器的配对参数一致。

在本申请的实施例中，方法还包括根据每个换能器的静态电容和阻抗特性曲线确定每个换能器的电纳与电导的阻抗导纳圆图包括：根据阻抗特性曲线确定在不同频率下的电纳B与电导G；针对每个换能器，根据换能器的电纳B、电导G以及静态电容确定换能器的阻抗导纳圆图。

在本申请的实施例中，阻抗导纳圆图的表达式如公式(1)：

其中，G为电导，B为电纳，R_m为动态电阻，ω为角频率，C₀为换能器的静态电容。

在本申请的实施例中，根据公式(2)计算动态电阻R_m，根据公式(3)计算动态电感L_m，根据公式(4)计算动态电容C_m；