專利名稱：基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置屬于一種利用超聲波進(jìn)行氣體濃度測
量的裝置。
背景技術(shù)：
氣體濃度檢測技術(shù)在礦業(yè)、化工、醫(yī)藥、輕工業(yè)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。超聲波在氣體中傳播，由于氣體成分以及濃度的不同會(huì)使聲學(xué)參數(shù)發(fā)生改變，通過測量這些隨氣體成分濃度變化的參數(shù)就可以得到被檢測氣體的濃度。由于工業(yè)測量中超聲波的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)就是基于聲學(xué)特性的測量，利用聲學(xué)特性的常用方法有共振干涉法、臨界角法、脈沖時(shí)差法。共振干涉法對應(yīng)的機(jī)械裝置很復(fù)雜，測量時(shí)間長；臨界角法用于聲速的測量精度較差；脈沖時(shí)差法通過測量聲波在媒質(zhì)中傳播的時(shí)間來測量聲速，這種測量方法的缺點(diǎn)是時(shí)差測量精度不夠高，不能滿足檢測氣體微量濃度的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述問題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置，該氣體濃度測量裝置具有成本低、測量方便且精度高，滿足檢測氣體微量濃度要求的優(yōu)勢。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置，包括發(fā)射電路、發(fā)射端與發(fā)射電路連接的第一收發(fā)傳感器和第二收發(fā)傳感`器、與第一收發(fā)傳感器接收端連接的第一接收電路，與第二收發(fā)傳感器接收端連接的第二接收電路，第一接收電路輸出端和第二接收電路輸出端依次連接信號調(diào)理電路、檢相電路、占空比電壓轉(zhuǎn)換電路以及單片機(jī)，連接單片機(jī)輸出端的LCD顯示電路；所述的第一收發(fā)傳感器和第二收發(fā)傳感器聲程相同，第一收發(fā)傳感器放置在純凈空氣中，第二收發(fā)傳感器放置在待測氣體中。上述基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置，所述的第一收發(fā)傳感器包括第一發(fā)射探頭和第一接收探頭，第一發(fā)射探頭與發(fā)射電路連接，第一接收探頭與第一接收電路連接；所述的第二收發(fā)傳感器包括第二發(fā)射探頭和第二接收探頭，第二發(fā)射探頭與發(fā)射電路連接，第二接收探頭與第二接收電路連接。上述基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置，還包括與單片機(jī)連接的溫度控制電路。上述基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置，還包括與單片機(jī)連接的紅外遙控電路。由于本實(shí)用新型基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置設(shè)置有聲程相同的兩個(gè)收發(fā)傳感器，且一個(gè)置于純凈空氣中，另一個(gè)置于待測氣體中，這樣可以通過檢測相位差值來得到待測氣體濃度，具有成本低、測量方便且精度高，滿足檢測氣體微量濃度要求的優(yōu)勢。

圖1是本實(shí)用新型基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1發(fā)射電路、2第一收發(fā)傳感器、3第二收發(fā)傳感器、4第一接收電路、5第二接收電路、6信號調(diào)理電路、7檢相電路、8占空比電壓轉(zhuǎn)換電路、9單片機(jī)、10IXD顯示電路、11溫度控制電路、12紅外遙控電路。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本實(shí)施例的基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該超聲波氣體濃度測量裝置包括發(fā)射電路1，包括第一發(fā)射探頭和第一接收探頭的第一收發(fā)傳感器2，包括第二發(fā)射探頭和第二接收探頭的第二收發(fā)傳感器3，發(fā)射電路與第一發(fā)射探頭和第二發(fā)射探頭連接，第一接收探頭與第一接收電路4連接，第二接收探頭與第二接收電路5連接，第一接收電路4輸出端和第二接收電路5輸出端依次連接信號調(diào)理電路6、檢相電路7、占空比電壓轉(zhuǎn)換電路8以及單片機(jī)9，連接單片機(jī)9輸出端的LCD顯示電路10 ；所述的第一收發(fā)傳感器2和第二收發(fā)傳感器3聲程相同，第一收發(fā)傳感器2放置在純凈空氣中，第二收發(fā)傳感器3放置在待測氣體中。上述基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置，還包括與單片機(jī)9連接的溫度控制電路11，控制純凈空氣和待測氣體的溫度，避免溫度變化對測量結(jié)果的影響。上述基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置，還包括與單片機(jī)9連接的紅外遙控電路12，通過遙控方式實(shí)現(xiàn)對測量裝置的控制，測量方便。該超聲波氣體濃度測量裝置的測量方法如下:設(shè)環(huán)境溫度為T，超聲波在純凈空氣中傳播速度為Ct，在待測氣體中的傳播速度為Ctx，待測氣體的濃度為X，則有下式成立:
權(quán)利要求1.基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置，其特征在于:包括發(fā)射電路(I)、發(fā)射端與發(fā)射電路(I)連接的第一收發(fā)傳感器(2)和第二收發(fā)傳感器(3)、與第一收發(fā)傳感器(2)接收端連接的第一接收電路(4)，與第二收發(fā)傳感器(3)接收端連接的第二接收電路(5)，第一接收電路(4)輸出端和第二接收電路(5)輸出端依次連接信號調(diào)理電路(6)、檢相電路(7)、占空比電壓轉(zhuǎn)換電路(8)以及單片機(jī)(9)，連接單片機(jī)(9)輸出端的IXD顯示電路(10);所述的第一收發(fā)傳感器(2 )和第二收發(fā)傳感器(3 )聲程相同，第一收發(fā)傳感器(2 )放置在純凈空氣中，第二收發(fā)傳感器(3)放置在待測氣體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置，其特征在于:所述的第一收發(fā)傳感器(2)包括第一發(fā)射探頭和第一接收探頭，第一發(fā)射探頭與發(fā)射電路(I)連接，第一接收探頭與第一接收電路(4)連接；所述的第二收發(fā)傳感器(3)包括第二發(fā)射探頭和第二接收探頭，第二發(fā)射探頭與發(fā)射電路(I)連接，第二接收探頭與第二接收電路(5)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置，其特征在于:還包括與單片機(jī)(9 )連接的溫度控制電路(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置，其特征在于:還 包括與單片機(jī)(9)連接的紅外遙控電路(12)。
專利摘要基于相位差法的超聲波氣體濃度測量裝置屬于一種利用超聲波進(jìn)行氣體濃度測量的裝置；該氣體濃度測量裝置包括發(fā)射電路、發(fā)射端與發(fā)射電路連接的第一收發(fā)傳感器和第二收發(fā)傳感器、與第一收發(fā)傳感器接收端連接的第一接收電路，與第二收發(fā)傳感器接收端連接的第二接收電路，第一接收電路輸出端和第二接收電路輸出端依次連接信號調(diào)理電路、檢相電路、占空比電壓轉(zhuǎn)換電路以及單片機(jī)，連接單片機(jī)輸出端的LCD顯示電路；所述的第一收發(fā)傳感器和第二收發(fā)傳感器聲程相同，第一收發(fā)傳感器放置在純凈空氣中，第二收發(fā)傳感器放置在待測氣體中；本實(shí)用新型氣體濃度測量裝置具有成本低、測量方便且精度高，滿足檢測氣體微量濃度要求的優(yōu)勢。
文檔編號G01N29/02GK203148896SQ20132019095
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者郭曉燕, 丁喜波, 孫雪, 鮑龍, 陳晨 申請人:哈爾濱理工大學(xué)