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原文传递一种基于超声的压缩籽棉特性检测装置及其检测方法

专利名称：	一种基于超声的压缩籽棉特性检测装置及其检测方法
摘要：	本发明公开了一种基于超声的压缩籽棉特性检测装置及其检测方法，包括包括自制压缩装置、超声发射换能器、超声接收换能器、信号发生器、前置功率放大器、信号放大器、示波器和连接线，通过压缩进给机构与压头移动从而实现籽棉的压缩；将一定量的籽棉喂入至自制压缩装置的压缩仓中，并通过压缩进给机构向下移动压头，获得一定密度的压缩籽棉，信号发生器产生一个激励信号，经过前置功率放大器将激励信号放大后传至超声发射换能器，接收到激励信号的超声发射换能器产生一种超声波，超声波穿透过压缩籽棉，超声接收换能器接收并转换成电信号，电信号经过信号放大器传至示波器，并在示波器中显示波形、波速、振幅等波形信息，根据发射端超声波的波形信息与接收端超声波的波形信息之间的关系，确定出压缩籽棉的物料特性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	新疆;65
申请人：	石河子大学
发明人：	张宏文;郑元昭;魏喜梅;王玉刚;王蒙;赵鹏达;王磊;扶学文;郭逸;陈李昕
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-26T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202310921704.1
公开号：	CN117030847A
分类号：	G01N29/04;G01N29/44;G;G01;G01N;G01N29;G01N29/04;G01N29/44
申请人地址：	832003 新疆维吾尔自治区石河子市北四路221号石河子大学机械电气工程学院
主权项：	1.一种基于超声的压缩籽棉特性检测装置，包括自制压缩装置（1）、超声发射换能器（2）、超声接收换能器（3）、信号发生器（4）、前置功率放大器（5）、信号放大器（6）、示波器（7）和连接线（8），所述自制压缩装置（1）由压缩仓（11）、压缩进给机构（12）、压头（13）、透盖A（14）、透盖B（15）闷盖（16）和螺钉（17）组成，所述压缩仓（11）由前后侧板（111）、左右侧板（112）、底板（113）、支撑杆（114）和连接板（115）焊接而成，所述压缩进给机构（12）由可拆卸扳手（121）、丝杆（122）、丝杆螺母（123）和螺栓副（124）组成，所述可拆卸扳手（121）通过方孔与丝杆（122）配合，所述丝杆螺母（123）通过螺栓副（124）固定于连接板（115）上，所述压头（13）可在前后侧板（111）槽孔内移动，所述透盖A（14）与透盖B（15）通过螺钉（17）连接固定于前后侧板（111），所述闷盖（16）通过螺钉（17）连接固定于左右侧板（112）。 2.根据权利要求1所述的一种基于超声的压缩籽棉特性检测装置，其特征在于：所述信号发生器（4）通过连接线（7）与前置功率放大器（5）连接，传递信号并放大信号，所述前置功率放大器（5）与超声发射换能器（2）之间通过连接线（8）连接，传递信号并产生一种超声波，所述超声接收换能器（3）与信号放大器（6）之间通过连接线（8）连接，传递信号并放大信号，所述信号放大器（6）与示波器之间通过连接线（8）连接，传递信号并显示信号。 3.根据权利要求1所述的一种基于超声的压缩籽棉特性检测装置，其特征在于：所述压缩仓（11）内可喂入不同质量的籽棉，通过手动旋转可拆卸扳手（121）向下移动压头（13），以获得不同密度的压缩籽棉。 4.根据权利要求1所述的一种基于超声的压缩籽棉特性检测装置，其特征在于：所述前后侧板（111）和左右侧板（112）上开有孔，其孔的轴线保持中心对齐，以确保超声超声发射换能器（2）与超声接收换能器（3）的中心轴线对齐。 5.根据权利要求1所述的一种基于超声的压缩籽棉特性检测装置，其特征在于：所述压缩进给机构（12）为螺旋增力机构，通过手动旋转可拆卸扳手（121）产生较大的向下压缩力，实现籽棉的压缩。 6.根据权利要求1所述的一种基于超声的压缩籽棉特性检测装置，其特征在于：所述压头（13）可在前后侧板（111）的槽孔内自由地移动并可向上取出，确保喂入籽棉时有充足的空间。 7.根据权利要求1所述的一种基于超声的压缩籽棉特性检测装置，其特征在于：所述透盖A（14）和透盖B（15）上开有小孔，可用于穿过超声发射换能器（2）和超声接收换能器（3）。 8.一种基于超声的压缩籽棉特性检测方法，包括以下步骤： <1> 将一定量的籽棉喂入至自制压缩装置（1）的压缩仓（11）中，并通过压缩进给机构（12）向下移动压头（13），获得一定密度的压缩籽棉； <2> 信号发生器（4）产生一个激励信号，经过前置功率放大器（5）将激励信号放大后传至超声发射换能器（2）； <3> 接收到激励信号的超声发射换能器（2）产生一个超声波，超声波穿透过压缩籽棉，超声接收换能器（3）接收并转换成电信号； <4> 电信号经过信号放大器（6）传至示波器（7），并在示波器（7）中显示波形、波速、振幅等波形信息； <5> 根据发射端超声波的波形信息与接收端超声波的波形信息之间的关系，确定出压缩籽棉的物料特性。 9.根据权利要求8所述的一种基于超声的压缩籽棉特性检测方法，其特征在于：所述自制压缩装置（11）可获得不同密度的压缩籽棉，进行不同超声波的穿透实验。 10.根据权利要求8所述的一种基于超声的压缩籽棉特性检测方法，其特征在于：所述信号发生器（4）可产生不同波形（正弦波、方波、锯齿波、三角波等）、不同激励频率以及相位角，产生不同的组合。 11.根据权利要求8所述的一种基于超声的压缩籽棉特性检测方法，其特征在于：所述超声发射换能器（2）可通过压电陶瓷的压电效应将电能转换为超声波的振动，所述超声接收换能器（3）可通过压电陶瓷的逆压电效应将超声波的振动能转换为电能。 12.根据权利要求8所述的一种基于超声的压缩籽棉特性检测方法，其特征在于：所述示波器（7）所显示的接收波形得到的信息，如衰减后的振幅A，与衰减前的振幅A0，组成衰减比w = A/A0，与密度ρ可以拟合曲线，得到线性方程。 13.根据权利要求8所述的一种基于超声的压缩籽棉特性检测方法，其特征在于：通过穿透实验，按下式可得出波速V与密度ρ之间的关系：。
所属类别：	发明专利