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图4.1 石蜡的特征信号
图4.1对应图3.3显示了单一聚合物石蜡的回波波形的特征信号。从图中可看出仍有少量的噪声存在, 且幅值较大, 但特征信号已较为明显。
表4.1中列出了各特征信号位置点的读数, 共有三组数据。每组数据的第一列为缓冲杆向上移动时的读数, 第二列为缓冲杆向下移动时的读数。
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表4.1石蜡溶液得特征信号位置点的读数
位 置 分 组 223 356 492 656 835 976 第一组 223 399 574 720 890 1070 第二组 178 285 438 609 787 997 204 379 526 683 797 1010 第三组 183 370 492 633 816 966 220 395 558 724 860 1001 1 2 3 4 5 6 4.1.1 单一聚合物的声速 方法一、 直接计算
利用下式特征信号的声速
2?l?10?3m ( 4.1) ui??dn?d1??10?8s式中, ui为各特征信号的声速, i从1～5变化, 。l?n?1, 表示两点之间的距离。dn表示各位置上特征信号的位置点的读数, 选择d1作为计算时得参考点n从2～6变化。各特征信号的声速列于表4.2中。
表4.2超声波在石蜡溶液中的声速
次 数 位 置 1 2 3 4 第一次 1503.76 1486.99 1385.68 1307.19 1136.36 1139.60 1207.24 1199.40 第二次 1869.16 1538.46 1392.11 1313.63 1142.86 1242.24 1207.24 1372.21 第三次 1069.52 1294.49 1333.33 1263.82 1142.86 1183.43 1190.48 1250.00 27
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5 平均值 1328.02 1180.64 1221.01 1300.39 1277.14 1280.41 1292．02 从表中可看出各特征值的声速偏差较大。引起偏差的原因: 一是实验时标尺的读数存在误差, 二是由于噪声的存在使特征信号的识别出现误差。
方法二、 直线拟合
因为实验时每间隔1mm读一次数, 那么每组数据应是均匀增加, 即每个点应在一条斜率斜率一定的直线上。因此将表4.1中的数据做直线拟合, 直线的斜率就是各个点的读数增加量的平均值。即可计算相邻两点之间的时间间隔。
图4.2 石蜡的直线拟合结果
求得直线的斜率为157.1095, 即时间间隔??157.1095?10?8s。利用
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公式2.8可计算声速u?1272.99ms。
方法三、 中值直线拟合
从图4.2中可看出,个别点与拟合直线的偏差较大,因此选取每个检测位置点上所有读数的中值,这样能够去掉一些误差较大的点,提高结果的精确度。
图4.3 石蜡的中值直线拟合结果
求得直线的斜率为156. , 即时间间隔??156.2?10?8s。利用公式2.8可计算声速u?1280.41ms。
比较三种方法得到的结果, 直接计算的误差最大, 因为实验时读数时存在误差, 相邻特征信号之间的距离不可能正好为1mm, 还有在特征波形上表定点数时也存在偏差, 导致方法一的计算结果值偏差较大。方法二和三采用直线拟合方法求得相邻特征信号之间得时间间隔, 且拟合效果较好( 图4.2,图4.3) 。方法三能够去掉一些偏差较大
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点, 使计算结果更为精确。因此选取方法三的声速作为超声波在石蜡溶液中的传播速度。
4.2
混合物的检测结果与分析
图4.4是超声波检测石蜡与硬脂酸钠混合物高温熔融态时得到
的超声回波波形图。图4.5是用差分法提取图4.4所示的回波波形的特征信号波形, 图中可看出界面回波没有被全部减掉, 是由于回波波形与做基准的波形之间有微小的偏移造成的。
图4.4 混合物的回波波形
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信息对抗技术专业毕业设计说明书
