[发明专利]用于超声波空化强度测量的变送器

摘要

本发明公开了一种用于超声波空化强度测量的变送器。本发明包括传感器模块、电源管理模块、信号处理模块、控制模块、通讯模块和输入输出模块。所述的传感器模块由基于压电效应的双水听器模块组成。所述的电源管理模块包括8.5V电源输入模块和3.3V电压转换模块。所述的信号处理模块包括电压放大模块。所述的输入输出模块包括输入模块和4‑20mA输出模块。所述的控制模块包括滤波单元、频率测量单元和空化强度测量单元。所述的滤波单元包括剔除奇异项；滤除高斯白噪声和有色噪声以及平滑数据。所述的频率测量单元采用快速傅立叶变换法。本发明采用双水听器提供稳定可靠的采集信号，可以同时测量到空化的声压和质点振数，利用相关公式得出精确的结果。

主权项

1.用于超声波空化强度测量的变送器，包括传感器模块、电源管理模块、信号处理模块、控制模块、通讯模块和输入输出模块；所述的传感器模块由基于压电效应的双水听器模块组成；所述的电源管理模块包括8.5V电源输入模块和3.3V电压转换模块，8.5V电源输入模块为信号处理模块中的电压放大模块提供稳定的8.5V电压，电源管理模块中的3.3V电压转换模块为控制模块、通讯模块和输入输出模块提供稳定的3.3V电压；所述的信号处理模块包括电压放大模块；所述的输入输出模块包括输入模块和4-20mA输出模块；其特征在于：所述的控制模块包括滤波单元、频率测量单元和空化强度测量单元；所述的滤波单元包括剔除奇异项；滤除高斯白噪声和有色噪声以及平滑数据；所述的频率测量单元采用快速傅立叶变换法；所述的空化强度测量单元具体是：设水听器A和水听器B的声学中心的连线方向为u(t)，相距为d，所测得A、B通道的声压信号分别是pA(t)、pB(t)，根据流体的欧拉公式得到质点加速度与声压的梯度关系：其中ρ0为质点静止状态下的密度，将公式两边对时间取积分得质点速度：设声波的波长为λ，当d相比波长λ可以忽略时，两传感器中间处的声压可近似为根据传感器采集到的数据，通过下式算出所测区域的空化强度： I a = 1 2 ρ 0 d [ p B ( t ) + p A ( t ) ] ∫ [ p B ( t ) - p A ( t ) ] d t ]]>其中：Ia为瞬时空化强度。