專利名稱：聲波和電磁波協(xié)同無線測(cè)量樣件諧振頻率的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲波和電磁波協(xié)同工作方法和系統(tǒng)，尤其是涉及一種聲波和電磁 波協(xié)同無線測(cè)量樣件諧振頻率的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
諧振頻率，又稱固有頻率，是指由于物理系統(tǒng)本身組成材料和結(jié)構(gòu)尺寸等原因而 具有的頻率。對(duì)于一個(gè)物理系統(tǒng)而言，當(dāng)外界策動(dòng)力的頻率和其諧振頻率相同時(shí)，該系統(tǒng)受 迫振動(dòng)振幅最大。一般來說一個(gè)系統(tǒng)(不管是力學(xué)的、聲響的還是電子的)有多個(gè)諧振頻率， 在這些頻率上振動(dòng)比較容易，在其它頻率上振動(dòng)比較困難。傳統(tǒng)的諧振頻率測(cè)量方法包括簡(jiǎn)諧力激振法、錘擊法和自譜分析法等。簡(jiǎn)諧力激 振法和錘擊法存在損壞被測(cè)樣件的風(fēng)險(xiǎn)；而自譜分析法實(shí)施困難，并且只適用于特定結(jié)構(gòu) 的待測(cè)樣件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種聲波和電磁波協(xié)同無線測(cè)量樣件諧振頻率的方法和 系統(tǒng)，在不損壞、不接觸被測(cè)樣件的情況下，準(zhǔn)確地測(cè)量出各種待測(cè)樣件的諧振頻率。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一、一種聲波和電磁波協(xié)同無線測(cè)量樣件諧振頻率的方法
電磁波源產(chǎn)生的單頻載波信號(hào)，經(jīng)發(fā)射天線轉(zhuǎn)換為電磁波，照射待測(cè)樣件；待測(cè)樣件反 射的電磁波經(jīng)接收天線接收后，被頻譜儀接收；聲波源產(chǎn)生音頻信號(hào)，經(jīng)由電聲換能器轉(zhuǎn)換 為大功率、高指向性聲波束，照射待測(cè)樣件，使待測(cè)樣件產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，當(dāng)聲波的頻率等于 待測(cè)樣件的諧振頻率時(shí)，待測(cè)樣件的機(jī)械振動(dòng)幅度最大；待測(cè)樣件的機(jī)械振動(dòng)對(duì)電磁波產(chǎn) 生幅度調(diào)制，使頻譜圖中載波兩側(cè)出現(xiàn)旁瓣；通過頻譜儀觀察載波兩側(cè)的旁瓣，旁瓣幅度最 大時(shí)所對(duì)應(yīng)的聲波頻率，就是待測(cè)樣件的諧振頻率。二、一種聲波和電磁波協(xié)同無線測(cè)量樣件諧振頻率的系統(tǒng)
包括電磁波源、發(fā)射天線、接收天線、頻譜儀、聲波源和電聲換能器；電磁波源接發(fā)射天 線，經(jīng)發(fā)射天線轉(zhuǎn)換為電磁波，照射待測(cè)樣件；頻譜儀接接收天線，待測(cè)樣件反射的電磁波 經(jīng)接收天線接收后，被頻譜儀接收；聲波源接電聲換能器，經(jīng)由電聲換能器轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào) 的單頻聲波束照射待測(cè)樣件，使待測(cè)樣件產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。所述的待測(cè)樣件為任一系統(tǒng)或者器件。本發(fā)明具有的有益效果是
本發(fā)明實(shí)施方便簡(jiǎn)單，在不損壞、不接觸被測(cè)樣件的情況下，準(zhǔn)確地測(cè)量出各種待測(cè)樣 件的諧振頻率。


圖1是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的原理框圖。
圖2是未發(fā)射聲波時(shí)接收電磁波的頻譜圖。圖3是諧振時(shí)接收電磁波的頻譜圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，包括電磁波源、發(fā)射天線、接收天線、頻譜儀、聲波源和電聲換能器； 電磁波源接發(fā)射天線，經(jīng)發(fā)射天線轉(zhuǎn)換為電磁波，照射待測(cè)樣件；頻譜儀接接收天線，待測(cè) 樣件反射的電磁波經(jīng)接收天線接收后，被頻譜儀接收；聲波源接電聲換能器，經(jīng)由電聲換能 器轉(zhuǎn)換為大功率、高指向性頻率可調(diào)的單頻聲波束照射待測(cè)樣件，使待測(cè)樣件產(chǎn)生機(jī)械振 動(dòng)。所述的待測(cè)樣件為任一系統(tǒng)或者器件。A)電磁波源產(chǎn)生的單頻載波信號(hào)，經(jīng)發(fā)射天線轉(zhuǎn)換為電磁波，照射待測(cè)樣件； B)待測(cè)樣件反射的電磁波經(jīng)接收天線接收后，被頻譜儀接收。C)聲波源產(chǎn)生音頻信號(hào)，經(jīng)由電聲換能器轉(zhuǎn)換為大功率、高指向性的聲波束，照射 待測(cè)樣件，使待測(cè)樣件產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，當(dāng)聲波的頻率等于待測(cè)樣件的諧振頻率時(shí)，待測(cè)樣件 的機(jī)械振動(dòng)幅度最大。D)待測(cè)樣件的機(jī)械振動(dòng)對(duì)反射的電磁波產(chǎn)生幅度調(diào)制，使載波兩側(cè)出現(xiàn)旁瓣；通 過頻譜儀觀察載波兩側(cè)的旁瓣，旁瓣幅度最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的聲波頻率，就是待測(cè)樣件的諧振頻率。在本發(fā)明測(cè)量系統(tǒng)中
電磁波源使用商業(yè)射頻信號(hào)源，如安捷倫公司生產(chǎn)的E擬67C。發(fā)射天線和接收天線使用偶極子等常用天線。頻譜儀使用商業(yè)頻譜分析儀，如安捷倫公司生產(chǎn)的E4407B。聲波源使用計(jì)算機(jī)聲卡，如創(chuàng)新公司生產(chǎn)的USB外置聲卡X-Fi Surround 5. 1 ；或 者使用商業(yè)低頻信號(hào)源，如安捷倫公司生產(chǎn)的33210A。電聲換能器使用大功率喇叭，如惠威T擬8和反射面天線，如中衛(wèi)(JONSA)衛(wèi)星天 線KU鍋面。圖2為演示實(shí)驗(yàn)中，2. 45GHz的單頻電磁波照射到靜止的待測(cè)樣件上時(shí)，被待測(cè)樣 件反射的電磁波的頻譜。該頻譜只在2. 45GHz處存在波峰。圖3為演示實(shí)驗(yàn)中，2. 45GHz單頻電磁波和3kHz聲波束同時(shí)照射到待測(cè)樣件上時(shí)， 被待測(cè)樣件反射的電磁波的頻譜。該頻譜在2. 45GHz的載波兩側(cè)相距3kHz處出現(xiàn)旁瓣。該 旁瓣的幅度，是不同頻率聲波所能引起的旁瓣的最大值，即演示實(shí)驗(yàn)中的待測(cè)樣件的諧振 頻率為ΙΗζ。信號(hào)工作途徑如下電磁波源產(chǎn)生的單頻載波信號(hào)，經(jīng)發(fā)射天線轉(zhuǎn)換為電磁波， 照射待測(cè)樣件；待測(cè)樣件反射的電磁波經(jīng)接收天線接收后，被頻譜儀接收；聲波源產(chǎn)生音 頻信號(hào)，經(jīng)由電聲換能器轉(zhuǎn)換為大功率、高指向性的聲波束，照射待測(cè)樣件，使待測(cè)樣件產(chǎn) 生機(jī)械振動(dòng)，當(dāng)聲波的頻率等于待測(cè)樣件的諧振頻率時(shí)，待測(cè)樣件的機(jī)械振動(dòng)幅度最大；待 測(cè)樣件的機(jī)械振動(dòng)對(duì)反射的電磁波產(chǎn)生幅度調(diào)制，使頻譜圖中載波兩側(cè)出現(xiàn)旁瓣；通過頻 譜儀觀察載波兩側(cè)的旁瓣，旁瓣幅度最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的聲波頻率，就是待測(cè)樣件的諧振頻率。
權(quán)利要求
1.一種聲波和電磁波協(xié)同無線測(cè)量樣件諧振頻率的方法，其特征在于電磁波源產(chǎn)生 的單頻載波信號(hào)，經(jīng)發(fā)射天線轉(zhuǎn)換為電磁波，照射待測(cè)樣件；待測(cè)樣件反射的電磁波經(jīng)接收 天線接收后，被頻譜儀接收；聲波源產(chǎn)生音頻信號(hào)，經(jīng)由電聲換能器轉(zhuǎn)換為大功率、高指向 性聲波束，照射待測(cè)樣件，使待測(cè)樣件產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，當(dāng)聲波的頻率等于待測(cè)樣件的諧振頻 率時(shí)，待測(cè)樣件的機(jī)械振動(dòng)幅度最大；待測(cè)樣件的機(jī)械振動(dòng)對(duì)電磁波產(chǎn)生幅度調(diào)制，使頻譜 圖中載波兩側(cè)出現(xiàn)旁瓣；通過頻譜儀觀察載波兩側(cè)的旁瓣，旁瓣幅度最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的聲波 頻率，就是待測(cè)樣件的諧振頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法的一種聲波和電磁波協(xié)同無線測(cè)量樣件諧振頻率的系統(tǒng)， 其特征在于包括電磁波源、發(fā)射天線、接收天線、頻譜儀、聲波源和電聲換能器；電磁波源 接發(fā)射天線，經(jīng)發(fā)射天線轉(zhuǎn)換為電磁波，照射待測(cè)樣件；頻譜儀接接收天線，待測(cè)樣件反射 的電磁波經(jīng)接收天線接收后，被頻譜儀接收；聲波源接電聲換能器，經(jīng)由電聲換能器轉(zhuǎn)換為 頻率可調(diào)的單頻聲波束照射待測(cè)樣件，使待測(cè)樣件產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聲波和電磁波協(xié)同無線測(cè)量樣件諧振頻率的系統(tǒng)，其特 征在于所述的待測(cè)樣件為任一系統(tǒng)或者器件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聲波和電磁波協(xié)同無線測(cè)量樣件諧振頻率的方法和系統(tǒng)。電磁波源產(chǎn)生的單頻載波信號(hào)，經(jīng)發(fā)射天線轉(zhuǎn)換為電磁波，照射待測(cè)樣件；待測(cè)樣件反射的電磁波經(jīng)接收天線接收后，被頻譜儀接收。聲波源產(chǎn)生音頻信號(hào)，經(jīng)由電聲換能器轉(zhuǎn)換為大功率、高指向性聲波束，照射待測(cè)樣件，使待測(cè)樣件產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。當(dāng)聲波的頻率等于待測(cè)樣件的諧振頻率時(shí)，待測(cè)樣件的機(jī)械振動(dòng)幅度最大。待測(cè)樣件的機(jī)械振動(dòng)對(duì)電磁波產(chǎn)生幅度調(diào)制，使頻譜圖中載波兩側(cè)出現(xiàn)旁瓣。通過頻譜儀觀察載波兩側(cè)的旁瓣，旁瓣幅度最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的聲波頻率，就是待測(cè)樣件的諧振頻率。本發(fā)明在不損壞、不接觸被測(cè)樣件的情況下，準(zhǔn)確地測(cè)量出各種待測(cè)樣件的諧振頻率。
文檔編號(hào)G01H13/00GK102141430SQ20101061341
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者冉立新, 張斌, 王靜雨, 皇甫江濤, 鄭曉程 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)