[发明专利]一种扫频式超声波聚焦式泥沙粒径分布在线测量方法

摘要

本发明公开了一种扫频式超声波聚焦式泥沙粒径分布在线测量方法。本发明搭建了一套以聚焦式超声波探头为核心的测量装置，同时用筛分法和显微镜法配置不同粒径大小的泥沙样本；对测量系统进行调试，准确无误后启动测量装置；改变超声波频率，在不同的超声波频率下进行一系列以泥沙粒径为变量的实验，获取接收波形的数据；对采集到的信号进行基于希尔伯特变换的相空间分割和符号动态滤波，得到与粒径相关的参数值测度；对不同频率下测度与泥沙粒径的散点图进行数据拟合，得到泥沙粒径测量模型。本发明可以有效减少传播过程中的散射衰减，增加接收换能器处可接受的声能，提高信噪比以及整个测量系统的灵敏度和测量精度。

主权项

1.一种扫频式超声波聚焦式泥沙粒径分布在线测量方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1）搭建一套以聚焦式超声波探头为核心的测量装置，同时用筛分法配置不同粒径大小的泥沙样本，用显微镜法获得各个样本的平均粒径；2）测量前，对测量系统进行调试，准确无误后启动测量装置；3）改变超声波频率，在不同的超声波频率下进行一系列以泥沙粒径为变量的实验，获取接收波形的数据；4）对采集到的信号进行基于希尔伯特变换的相空间分割和符号动态滤波，得到与粒径相关的参数值测度；5）对不同频率下测度与泥沙粒径的散点图进行数据拟合，得到泥沙粒径测量模型；所述的聚焦式超声波探头为球面电子相控阵列聚焦，中心频率为1.13MHz；所述的相空间分割基于希尔伯特变换，将时间序列变换成为复数域的解析信号，映射到二维相空间并根据幅值和相角进行分割；所述的符号动态滤波依赖D‑Markov机的建立，需将符号序列中的D个连续符号作为一个状态进行转移概率分析得到状态概率矩阵；所述的D‑Markov机得到的状态概率矩阵的左特征向量经过运算可以得到测度，在相同频率及浓度条件下可以反映出泥沙粒径的信息。