一种基于声传播的气温测量装置的制作方法

1.本发明涉及气温测量技术领域，具体涉及一种基于声传播的气温测量装置。


背景技术：

2.对于气温测量，常见的测量装置包括指针式、液柱式、电子式。其中指针式气温计利用金属的热胀冷缩原理制成，液柱式气温计里利用液体的热胀冷缩原理制成；以上二者测量过程需要持续一定时间，且测量位置为装置测温表面的局部点空间。电子式温度计在工业上广泛应用，利用温差电现象制成。此种温度计测量速度相对较为快捷，但这种测量方式只能测量空间内局部一点的温度，然后通过平均等方式估算空间的平均温度，通常只适用于温差较大的两种物质之间。
3.在实际生产生活中，相较于某局部点空间的气温，人们常常更为关心一定空间范围的气温平均水平，例如在某些有恒温要求的实验室内以及其汽车乘员舱人员座椅附近局部空间。在这种情况下，利用以上提及的常见气温测量装置测量气温往往只能作为近似，并且测量需要持续时间，不够方便。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于声传播的气温测量装置，以解决现有技术中通过测量空间内局部一点的温度来估算空间平均、使得局部空间气温测量不及时、且不能体现局部空间内总体气温变化的问题，并具有操作方便、响应及时、易于实现自动化等优点。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种基于声传播的气温测量装置，包括发声器、传声器和控制器，发声器和传声器分别安装在待测空间的两端，且发声器的发声面与传声器的接收面正对设置；发声器和传声器分别与控制器相连，所述控制器用于控制所述发声器及传声器工作，并采集发声器发声的时刻信号及传声器收到声音的时刻信号，然后解算得到待测空间的平均气温。
7.优选地，所述发声器和传声器通过信号线分别与控制器相连。
8.优选地，所述发声器和传声器之间无遮挡物。
9.优选地，所述控制器包括控制与输出单元，用于向发声器发出指令并记录动作时间，并接收传声器收到声波信号后的反馈并记录反馈时间，通过解算模型解算得到平均温度，并输出解算结果。
10.优选地，所述解算模型为：
11.t＝[(331.45-l/(t2-t1))/0.61]℃；
[0012]
式中：t1为发声器发生的时间，t2为传声器收到声波后的时间，l为发声器的发生面与传声器的接收面之间的直线距离。
[0013]
优选地，所述传声器为单指向性传声器。
[0014]
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0015]
本发明通过将发声器和传声器安装在待测空间的两端，通过控制器向发声器发出发声指令并记录动作时间，传声器接收到对应的声波信号反馈给控制器并记录反馈时间，控制器通过计算能够得到待测空间内的平均气温，最终得到的是局域空间通道上的平均气温值，并非局部空间内一点的温度值，从而呈现局域空间内整体气温的变化情况，这样不仅能够快速获得测量结果，同时，确保发声器和传声器之间无其他遮挡物，能够进行非接触测量，避免遮挡物对气温测量的影响，进一步提升测量的准确性，具有操作方便、响应及时、易于实现自动化等优点。
附图说明
[0016]
图1为本发明一种基于声传播的气温测量装置的示意图。
[0017]
图2为本发明工作流程的示意图。
[0018]
图中：控制器1、发声器2、传声器3。
具体实施方式
[0019]
为了使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]
本发明提供一种基于声传播的气温测量装置，如图1所示，包括发声器2、传声器3和控制器1，发声器和传声器分别安装在待测空间的两端，且发声器的发声面与传声器的接收面正对设置；发声器和传声器分别与控制器相连，所述控制器用于控制所述发声器及传声器工作，并采集发声器发声的时刻信号及传声器收到声音的时刻信号，然后解算得到待测空间的平均气温。
[0021]
在具体实施时，所述传声器为单指向性传声器，以提高发声器的声波信号接收信噪比，确保测量结果的准确性。所述发声器和传声器通过信号线分别与控制器相连。所述发声器和传声器之间无遮挡物，确保测试时两者之间为空气环境，避免遮挡物对温度测量的影响。所述控制器包括控制与输出单元，用于向发声器发出指令并记录动作时间，并接收传声器收到声波信号后的反馈并记录反馈时间，通过解算模型解算得到平均温度，并输出解算结果。发声器和传声器分别通过信号线与控制器的控制与输出单元相连。
[0022]
如图2所示，使用前，将发声器和传声器安装在待测空间的两端，使发声器的发声面与传声器的接收面正对设置，且两者之间无其他遮挡物，确保测量时两者之间为空气环境，同时，测量发声器的发声面与传声器的接收面之间的直线距离l。启动测量装置后，控制器的控制与输出单元向发声器输出发声指令并记录动作时刻t1，发声器发出预定波长的声波信号，同时控制与输出单元控制传声器处于监听状态；传声器接收到对应波长信号后向控制与输出单元反馈，控制与输出单元记录该时刻t2。
[0023]
根据公式：
[0024][0025]
ct＝331.45-0.61t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0026]
根据公式(1)和公式(2)，能够得到声波传播路径上的平均温度解算模型：
[0027][0028]
上述计算过程通过控制器上的控制单元执行计算，并将计算结果发送至输出单元输出计算结果，从而得到待测空间内实时的平均气温。
[0029]
本发明通过将发声器和传声器安装在待测空间的两端，通过控制器向发声器发出发声指令并记录动作时间，传声器接收到对应的声波信号反馈给控制器并记录反馈时间，控制器通过计算能够得到待测空间内的平均气温，最终得到的是局域空间通道上的平均气温值，并非局部空间内一点的温度值，从而呈现局域空间内整体气温的变化情况，这样不仅能够快速获得测量结果，同时，确保发声器和传声器之间无其他遮挡物，能够进行非接触测量，避免遮挡物对气温测量的影响，进一步提升测量的准确性，具有操作方便、响应及时、易于实现自动化等优点。
[0030]
如上所述，本发明的提醒系统不限于所述配置，其他可以实现本发明的实施例的系统均可落入本发明所保护的范围内。
[0031]
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。


技术特征：
1.一种基于声传播的气温测量装置，其特征在于，包括发声器(2)、传声器(3)和控制器(1)，发声器和传声器分别安装在待测空间的两端，且发声器的发声面与传声器的接收面正对设置；发声器和传声器分别与控制器相连，所述控制器用于控制所述发声器及传声器工作，并采集发声器发声的时刻信号及传声器收到声音的时刻信号，然后解算得到待测空间的平均气温。2.根据权利要求1所述基于声传播的气温测量装置，其特征在于，所述发声器和传声器通过信号线分别与控制器相连。3.根据权利要求1所述基于声传播的气温测量装置，其特征在于，所述发声器和传声器之间无遮挡物。4.根据权利要求1所述基于声传播的气温测量装置，其特征在于，所述控制器包括控制与输出单元，用于向发声器发出指令并记录动作时间，并接收传声器收到声波信号后的反馈并记录反馈时间，通过解算模型解算得到平均温度，并输出解算结果。5.根据权利要求1所述基于声传播的气温测量装置，其特征在于，所述解算模型为：t＝[(331.45-l/(t2-t1))/0.61]℃；式中：t1为发声器发生的时间，t2为传声器收到声波后的时间，l为发声器的发生面与传声器的接收面之间的直线距离。6.根据权利要求1所述基于声传播的气温测量装置，其特征在于，所述传声器为单指向性传声器。

技术总结
本发明公开了一种基于声传播的气温测量装置，包括发声器、传声器和控制器，发声器和传声器分别安装在待测空间的两端，且发声器的发声面与传声器的接收面正对设置；发声器和传声器分别与控制器相连，所述控制器用于控制所述发声器及传声器工作，并采集发声器发声的时刻信号及传声器收到声音的时刻信号，然后解算得到待测空间的平均气温。本发明通过将发声器和传声器安装在待测空间的两端，控制器通过计算能够得到待测空间内的平均气温，能够快速获得测量结果，同时，确保发声器和传声器之间无其他遮挡物，能够进行非接触测量，避免遮挡物对气温测量的影响，进一步提升测量的准确性，具有操作方便、响应及时、易于实现自动化等优点。易于实现自动化等优点。易于实现自动化等优点。


技术研发人员：曹亮 龙小会 邢俊峰
受保护的技术使用者：重庆长安汽车股份有限公司
技术研发日：2021.12.22
技术公布日：2022/4/5