Nichtinvasive Schallgeschwindigkeitsmessung in Fluiden auf Basis von Streupartikelechos
Nichtinvasive Schallgeschwindigkeitsmessung in Fluiden auf Basis von Streupartikelechos
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在流体基础上的非侵入式 Schallgeschwindigkeitsmessung
DOI：
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发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
E. Kühnicke
中科院分区：
文献类型：
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作者：
M. Lenz;E. Kühnicke
传统的信息处理方法将使反射镜或回声反射镜的位置保持不变。这是一种新的交通工具，它提供了一种混合的传感器，用于测量流体中的粘性和粘性。因此，当一个反射波位于最大反射波位置之前时，反射波信号最大。通过测量超声波转向器和超声波最大值，可以确定超声波最大值的位置和超声波最大值。在流速为1116 m/s和2740 m/s的流体中，测量系统测量了流体中的压力，这是一个带有线性的聚焦超声波传感器。在对受试者进行的统计分析中，有一个统计学上的不确定性，即误差为0.1%韦尔登。通过环形阵列的实验和模拟，可以使Wandler的焦点位置变化韦尔登，并且可以测量出更大的散射风场分布。传统的声速测量方法是通过后壁回波或已知位置的反射器来确定的。本文提出了一种新的方法，用于测量流体中的声速和距离的散射颗粒。其基本思想是，当散射粒子位于声场的最大值内时，回波变得最强，因此，该最大值沿沿着测量深度的位置与相应的飞行时间有关。本文给出了一个概念的证明，在流体中的测量覆盖了1116 m/s和2740 m/s之间的声速与超声换能器配备了一个透镜的宽范围。在一个详细的测量中，使用不同温度的水，速度测定的不确定度小于0.1%。进一步的实验和模拟与环形阵列表明，焦点位置可以改变，而不移动换能器，因此可以测量声速剖面。
Zusammenfassung Bei konventionellen Messmethoden wird die Schallgeschwindigkeit unter Zuhilfenahme des Rückwandechos oder des Echos eines Reflektors an bekannter Position ermittelt. Diese Veröffentlichung stellt ein neues Verfahren vor, mit dessen Hilfe eine kombinierte Messung von Schallgeschwindigkeit und Entfernungen in Fluiden mit Streupartikeln möglich ist. Das Verfahren nutzt aus, dass das von einem Streupartikel stammende Echosignal maximal ist, wenn sich das Streupartikel an der Position des Schallfeldmaximums befindet. Über die Messung der Schalllaufzeit zwischen Ultraschallwandler und Schallfeldmaximum ist es möglich, die Position des Schalldruckmaximums und die Schallgeschwindigkeit zu bestimmen. Die Veröffentlichung veranschaulicht das Konzept anhand von Messungen in Fluiden mit Schallgeschwindigkeiten zwischen 1116 m/s und 2740 m/s, wobei ein fokussierender Ultraschallwandler mit Linse verwendet wurde. Dabei konnte eine statistische Unsicherheit bei der Bestimmung der Schallgeschwindigkeit von weniger als 0,1% erreicht werden. Zusätzliche Experimente und Simulationen mit einem Annulararray zeigen, dass die Fokusposition ohne Bewegung des Wandlers variiert werden kann, und somit die Messung von Schallgeschwindigkeitsprofilen möglich ist. Abstract With conventional methods sound velocity is determined by means of the back wall echo or a reflector at a known position. This paper presents a novel approach for combined measurement of both the sound velocity and the distance in fluids with scattering particles. The basic idea is that the echo becomes strongest when the scattering particle is located within the maximum of the sound field, and thus the position of that maximum along the measuring depth is related to the respective time of flight. The paper gives a proof of concept by measurements in fluids covering the wide range of sound velocities between 1116 m/s and 2740 m/s with an ultrasonic transducer equipped with a lens. In a detailed measurement using water at different temperatures, an uncertainty of the velocity determination of less than 0.1% was achieved. Further experiments and simulations with an annular array demonstrate that the focus position can be varied without moving the transducer, and thus sound velocity profiles can be measured.