一种水声换能器声中心距离的校正方法

摘要

本发明涉及一种水声换能器声中心距离的校正方法。现有技术在热液口原位声波测温过程中，测量精确度不够。本发明的步骤是：首先由发生声波信号的水声换能器发送声音信号，接收声波信号的水声换能器采集发生声波信号的水声换能器发出的信号，该信号送声波飞渡时间检测仪得到第一声波飞渡时间TOF^observed1；其次将发生声波信号的水声换能器绕自身的中轴线旋转180度，重复上述步骤得到第二声波飞渡时间TOF^observed2；然后校正声波飞渡时间，得到声电转换时间；最后确定水声换能器声中心距离的真实值。本发明精确地得出了水声换能器的声中心距离，从而提高了声波飞渡时间的测量精度，也就提高了温度测量精度。

主权项

1.一种水声换能器声中心距离的校正方法，其特征在于该方法包括如下步骤：步骤(1).由发生声波信号的水声换能器发送频率范围为18kHz～23kHz，声压级为69dB的声音信号；步骤(2).由接收声波信号的水声换能器采集发生声波信号的水声换能器发出的信号；步骤(3).将采集得到的信号声波信号输送到声波飞渡时间检测仪得到第一声波飞渡时间TOFobserved1；步骤(4).将发生声波信号的水声换能器绕自身的中轴线旋转180度，将接收声波信号的水声换能器绕自身的中轴线旋转180度，重复步骤(1)至步骤(3)得到第二声波飞渡时间TOFobserved2；步骤(5).校正声波飞渡时间，记TOFactual1为TOFobserved1校正后的声波飞渡时间，TOFactual2为TOFobserved2校正后的声波飞渡时间，其中：${\mathrm{TOF}}^{\mathrm{actual}1}={\mathrm{TOF}}^{\mathrm{observed}1}-(t_s+t_r)=\frac{L_1}{c}\approx \frac{D+l_i+l_j}{c}---\left(1\right)$${\mathrm{TOF}}^{\mathrm{actual}2}={\mathrm{TOF}}^{\mathrm{observed}2}-(t_s+t_r)=\frac{L_2}{c}\approx \frac{D+(d_1-l_i)+(d_2-l_j)}{c}---\left(2\right)$ts是电信号转换为声信号的时间，tr是声信号转换为电信号的时间，L1为发生声波信号的水声换能器声中心到接收声波信号的水声换能器的声中心的距离，L2为旋转180度后的发生声波信号的水声换能器声中心到接收声波信号的水声换能器的声中心的距离，c为声速，D为发生声波信号的水声换能器到接收声波信号的水声换能器的最短距离，li为发生声波信号的水声换能器的声中心在两个水声换能器几何中心连线所在直线上的投影点到发生声波信号的水声换能器与几何中心连线所在直线的两个交点中的最短距离，lj为接收声波信号的水声换能器的声中心在两个水声换能器几何中心连线所在直线上的投影点到接收声波信号的水声换能器与几何中心连线所在直线的两个交点中的最短距离；d1为发生声波信号的水声换能器的直径，d2为接收声波信号的水声换能器的直径；步骤(6).确定水声换能器声中心距离的真实值，具体步骤是：将公式(1)和式(2)相加得：$\frac{2D+d_1+d_2}{c}\approx {\mathrm{TOF}}^{\mathrm{observed}1}+{\mathrm{TOF}}^{\mathrm{observed}2}-2(t_s+t_r)---\left(3\right)$由式(3)可以得出发生换能器电信号转换为声信号的时间和声信号转换为电信号的时间的总和，即反应时间为：$t_s+t_r\approx \frac{1}{2}({\mathrm{TOF}}^{\mathrm{observed}1}+{\mathrm{TOF}}^{\mathrm{observed}2}-\frac{2D+d_1{+d}_2}{c})---\left(4\right)$利用式(4)计算出的反应时间得出发生声波信号的水声换能器和接收声波信号的水声换能器之间的声中心距离真实值L，其计算式如下：L＝[TOFobserved-(ts+tr)]·c (5)TOFobserved为声波飞渡时间检测仪测得的飞渡时间。