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      低氣壓CO2環(huán)境下基于光纖法珀振動(dòng)傳感器的超聲聲速測(cè)試與分析

      2018-05-02 12:09:52張景川楊曉寧崔寒茵
      振動(dòng)與沖擊 2018年8期
      關(guān)鍵詞:環(huán)模聲速換能器

      張景川, 楊曉寧, 王 晶, 崔寒茵, 李 超

      (1.北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所,北京 100094;2.中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所聲場(chǎng)聲信息國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100190)

      火星探測(cè)是深空探測(cè)的熱點(diǎn),對(duì)火星大氣和氣候、空間環(huán)境和地貌等問(wèn)題的研究是火星探測(cè)的重要內(nèi)容[1-2]。未來(lái)火星探測(cè)器將攜帶多類(lèi)型聲傳感器載荷,用于開(kāi)展火星探測(cè)科學(xué)任務(wù)。NASA的Mars2020 Rover預(yù)計(jì)攜帶1個(gè)被動(dòng)聲傳感記錄儀[3],用于監(jiān)聽(tīng)火星可能存在的聲音信號(hào)(沙塵暴、放電、環(huán)境噪聲等); Banfield[4]提出主動(dòng)聲傳感器可用于未來(lái)火星任務(wù),測(cè)量火星風(fēng)速、地形、探測(cè)軟地層和前方避障,保障火星探測(cè)器安全;Lin等[5-6]從2015年開(kāi)始逐步開(kāi)展火星聲音記錄、超聲避障及其超聲風(fēng)速儀研究。

      理論上認(rèn)為只要有氣體介質(zhì)存在,就會(huì)有聲波傳播,然而,火星表面大氣環(huán)境與地球不一致,大氣成分主要是CO2,風(fēng)速0 m/s~15 m/s,壓力范圍600 Pa~1 000 Pa[7-8],聲波在火星大氣中傳播的性質(zhì)將發(fā)生變化。Williams[9]、Bass和Chambers[10]、Petculescu等[11]分別從多個(gè)大氣聲學(xué)簡(jiǎn)化模型出發(fā),用不同數(shù)值模擬方法分析了聲波在低壓、CO2氣體中的聲速和聲衰減等特性。

      為了分析超聲傳感技術(shù)在火星探測(cè)、預(yù)警等方面的應(yīng)用可行性,亟需開(kāi)展低氣壓CO2環(huán)境中超聲波傳播特性及傳播可行性研究。光纖法珀 (Fabry-Perot, F-P)傳感器靈敏度高,不受電磁干擾和低氣壓放電[12]的影響,是一種準(zhǔn)確、有效的在線(xiàn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器[13-14]。本文搭建了一套低氣壓氣體超聲聲速測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng),基于光纖F-P振動(dòng)傳感器開(kāi)展了不同氣體成分(空氣、CO2)、壓力范圍600 Pa~1 MPa、不同距離下中心頻率分別為21 kHz,25 kHz,34 kHz與40 kHz的高精度超聲聲速測(cè)量試驗(yàn),獲得了CO2氣體600 Pa低氣壓環(huán)境下聲速數(shù)據(jù),并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。

      1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

      1.1 試驗(yàn)系統(tǒng)

      低氣壓CO2環(huán)境聲學(xué)特性試驗(yàn)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng),試驗(yàn)系統(tǒng))組成如圖1所示,由環(huán)模容器、真空獲得子系統(tǒng)、超聲波發(fā)射子系統(tǒng)、超聲波接收子系統(tǒng)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)及光纖傳感子系統(tǒng)組成。

      圖1 試驗(yàn)系統(tǒng)組成示意圖 Fig.1 Block diagram of test system

      真空獲得子系統(tǒng)由旋片泵與真空規(guī)構(gòu)成,旋片泵將環(huán)模容器內(nèi)部壓力由常壓抽氣至600 Pa水平,真空規(guī)對(duì)容器內(nèi)部壓力進(jìn)行精確測(cè)量,應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。

      圖2 環(huán)模容器外部現(xiàn)場(chǎng)圖 Fig.2 The test system in field

      環(huán)模容器內(nèi)部直徑800 mm,有效長(zhǎng)度1 600 mm,漏率小于1.0×10-4Pa·L/S,可以保證在600 Pa條件下,5 min時(shí)間內(nèi)氣壓變化小于±10 Pa,滿(mǎn)足試驗(yàn)工況所需壓力保持時(shí)長(zhǎng)要求,如圖3所示。

      圖3 壓力曲線(xiàn) Fig.3 Block diagram of air-tightness detection system

      超聲波發(fā)射子系統(tǒng)由信號(hào)發(fā)生器(HP33120A)、高頻功率放大器(Model75A250A 10 kHz~250 MHz)與聲發(fā)射換能器構(gòu)成。超聲波接收子系統(tǒng)由示波器(Tektronix DPO3032)、信號(hào)濾波放大電路(自研)與聲接收換能器構(gòu)成,其中聲發(fā)射、接收換能器均為21 kHz、25 kHz、34 kHz、40 kHz四種頻率的壓電式換能器。信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)端分A、B兩路:①A路接示波器用于測(cè)量輸出信號(hào);②B路連接高頻功率放大器,通過(guò)環(huán)模容器密封法蘭的穿壁測(cè)控電纜與容器內(nèi)部的聲發(fā)射換能器連接。環(huán)模容器內(nèi)部接收換能器通過(guò)穿墻測(cè)控電纜連接容器外部號(hào)濾波放大電路,信號(hào)濾波放大電路的輸出連接示波器,完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與顯示,應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)如圖4所示。

      圖4 環(huán)模容器內(nèi)部現(xiàn)場(chǎng)圖 Fig.4 The internal of vacuum vessel

      圖5 移動(dòng)工裝機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)圖 Fig.5 The moving mechanism in field

      移動(dòng)工裝機(jī)構(gòu)由固定支架、滑軌與控制單元構(gòu)成。如圖5所示,聲發(fā)射、接收換能器固定在支架上,支架安裝在滑軌上,聲發(fā)射換能器支架固定安置在滑軌尾端,聲接收換能器支架安裝在滑軌滑塊上,控制單元通過(guò)穿墻測(cè)控電纜,控制環(huán)模容器內(nèi)部的滑軌滑塊,調(diào)節(jié)聲接收換能器與發(fā)射換能器之間的距離,移動(dòng)工裝機(jī)構(gòu)減少了開(kāi)關(guān)環(huán)模容器泄復(fù)壓的次數(shù),保證了聲接收、發(fā)射換能器之間距離的改變處于同一試驗(yàn)環(huán)境,避免了開(kāi)關(guān)容器造成氣體成分與環(huán)境溫濕度因素的改變對(duì)超聲傳播特性產(chǎn)生附加影響。

      光纖傳感子系統(tǒng)主要包括:光纖F-P振動(dòng)傳感器與光纖傳感解調(diào)模塊,如圖6所示。光纖F-P振動(dòng)傳感器固定在聲接收換能器頂部,并置于聲發(fā)射換能器正前方,光纖F-P振動(dòng)傳感器膜片朝向聲源,感受到超聲振動(dòng)信號(hào)通過(guò)光纖傳輸?shù)浇庹{(diào)模塊后,經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)軟件讀取并存儲(chǔ),用于后續(xù)聲速數(shù)據(jù)分析處理。

      圖6 光纖傳感器布放現(xiàn)場(chǎng)圖 Fig. 6 The optical fiber sensor in field

      1.2 試驗(yàn)工況

      本文采用了21 kHz、25 kHz、34 kHz、40 kHz四種頻率的壓電式發(fā)射和接收換能器,據(jù)此設(shè)計(jì)了4級(jí)試驗(yàn)工況,考核了3個(gè)收發(fā)間距,每個(gè)工況在每個(gè)間距2種氣體成分下細(xì)分為6個(gè)子工況,共計(jì)144個(gè)子工況,工況設(shè)置見(jiàn)表1。

      表1 試驗(yàn)工況Tab.1 The test conditions

      每級(jí)工況按如下流程進(jìn)行:

      (1) 將21 kHz發(fā)射、接收換能器固定在支架上,調(diào)整間距為40 cm,關(guān)閉環(huán)模容器大門(mén),此時(shí)容器內(nèi)部壓力為1個(gè)大氣壓即100 000 Pa,用100 V電壓脈沖周期為10周,重復(fù)頻率為5 Hz的21 kHz電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)射換能器,記錄聲接收換能器信號(hào);

      (2) 進(jìn)入2級(jí)子工況,調(diào)節(jié)容器內(nèi)部壓力為10 000 Pa;

      (3) 依次完成21 kHz間距為40 cm的6級(jí)子工況;

      (4) 將壓強(qiáng)抽至10 Pa,向容器內(nèi)部充入純CO2氣體至1個(gè)大氣壓,用100 V電壓脈沖周期為10周,重復(fù)頻率為5 Hz的21 kHz 電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)射換能器,記錄聲接收換能器信號(hào),依次調(diào)節(jié)氣壓10 000 Pa、5 000 Pa、1 000 Pa、800 Pa、600 Pa,完成CO2氣體成分下21 kHz間距為40 cm的6級(jí)子工況;

      (5) 考慮到氣壓低于1 000 Pa,存在真空放電現(xiàn)象,要測(cè)試相距60 cm不同氣壓條件下21 kHz聲傳播特性,需要待步驟(4)完成后,先將容器內(nèi)部壓力恢復(fù)至1個(gè)大氣壓,然后驅(qū)動(dòng)滑軌,將21 kHz發(fā)射、接收換能器兩者間距調(diào)整為60 cm,重復(fù)步驟(1)~(4)開(kāi)始完成間距為60 cm的6級(jí)子工況;

      (6) 重復(fù)步驟(5),完成間距為80 cm空氣與CO2環(huán)境下的6級(jí)子工況;

      (7) 將容器內(nèi)部壓力恢復(fù)至1個(gè)大氣壓,打開(kāi)環(huán)模容器大門(mén),將25 kHz發(fā)射、接收換能器固定在支架上,同理按照步驟(1)~(6),依次完成工況2;

      (8) 同理按照步驟(1)~(7),依次完成工況3和工況4,最終完成所有頻率不同氣體成分、不同氣壓、不同距離環(huán)境下聲傳播特性試驗(yàn)。

      1.3 聲速測(cè)試原理

      本文采用的光纖F-P振動(dòng)傳感器為膜片式非本征型光纖法布里-珀羅傳感結(jié)構(gòu)[15],如圖7所示,采用1.2 μm厚的有機(jī)聚合物薄膜作為敏感元件感知外界聲振動(dòng)信號(hào),法珀微腔由光纖端面和傳感膜片構(gòu)成,法珀干涉結(jié)構(gòu)的兩個(gè)反射面則由膜片的內(nèi)表面(反射面1)和光纖端面(反射面2)構(gòu)成,同時(shí)該結(jié)構(gòu)也在法珀微腔和外界大氣之間形成了一個(gè)垂直通孔。正是由于該結(jié)構(gòu)的存在,使法珀微腔能夠與外界大氣保持壓強(qiáng)平衡,可以避免腔內(nèi)空間密閉所造成的密閉氣體阻尼的影響。

      如圖7所示,當(dāng)外界聲振動(dòng)信號(hào)以聲壓的形式作用于膜片上時(shí),膜片將發(fā)生彈性形變,使得法珀腔長(zhǎng)發(fā)生改變,引起反射光強(qiáng)的變化。入射光在法珀腔中形成多光束干涉,干涉輸出光強(qiáng)可以表示為:

      (1)

      圖7 光纖F-P傳感器 Fig.7 Optical fiber F-P sensor

      式中:I0為入射光光強(qiáng);R1、R2分別為法珀腔反射面1與反射面2的有效反射率;δ=4πnL/λ0;λ0為光源中心波長(zhǎng);n為法珀腔內(nèi)介質(zhì)的折射率;d為法珀腔兩個(gè)反射面之間的腔長(zhǎng),膜片的有效反射率與光纖端面接近,且遠(yuǎn)小于1,又因?yàn)榉ㄧ昵坏慕橘|(zhì)為空氣,其折射率近似等于1,因此,可以將法珀腔模型近似為雙光束干涉,式(1)進(jìn)一步簡(jiǎn)化為:

      (2)

      法珀腔長(zhǎng)d的變化量與聲振動(dòng)信號(hào)的大小存在線(xiàn)性關(guān)系,干涉輸出光強(qiáng)Ir通過(guò)單模光纖傳輸?shù)焦饫w傳感解調(diào)單元,經(jīng)光電探測(cè)及信號(hào)調(diào)理電路后輸出電壓信號(hào),通過(guò)相位解調(diào),獲得法珀強(qiáng)腔長(zhǎng)d的變化量,從而還原聲波信號(hào)的原始特征。

      圖8 光纖傳感子系統(tǒng)組成框圖 Fig. 8optical fiber sensor sub-system

      如圖8所示,試驗(yàn)過(guò)程中,將發(fā)射換能器與相應(yīng)的接收換能器對(duì)準(zhǔn),并將光纖F-P振動(dòng)傳感器固定在聲接收換能器頂部,且其膜片與接收換能器的前表面對(duì)齊。在各個(gè)試驗(yàn)工況下,信號(hào)發(fā)生器(HP33120A)產(chǎn)生一定頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)功放驅(qū)動(dòng)聲發(fā)射單元發(fā)出相應(yīng)頻率的超聲波,聲波在環(huán)模容器中傳播一定距離后,到達(dá)聲接收端。

      圖9 聲速計(jì)算原理圖 Fig.9 The computing principle of the speed of sound

      如圖9所示,光纖傳感解調(diào)模塊同步采集信號(hào)發(fā)生器信號(hào)S0與光纖F-P振動(dòng)傳感器信號(hào)S1,則兩個(gè)信號(hào)之間會(huì)存在一定的時(shí)間差Δt,該時(shí)間差Δt反映出聲波在一定距離下傳播所耗的時(shí)間,因此,聲速v計(jì)算公式如下:

      (3)

      式中:v為聲速;L為聲發(fā)射單元與聲接收單元之間距離;fs為采樣頻率200 kHz;d0為信號(hào)發(fā)生器激勵(lì)信號(hào)初始時(shí)刻;ds為光纖F-P傳感器接收信號(hào)初始時(shí)刻。

      2 試驗(yàn)分析

      2.1 大氣環(huán)境下超聲信號(hào)分析

      通過(guò)理想氣體狀態(tài)方程推導(dǎo)氣體理論聲速為:

      (4)

      式中:γ代表氣體比熱比(即氣體定壓比熱容與定容比熱容之比);R代表普適氣體常數(shù);R=8.31 Jmol-1K-1,T代表絕對(duì)溫度(K);t代表攝氏溫度(℃);M代表氣體分子質(zhì)量。以空氣為研究對(duì)象,取γ=1.403,M=28.97 gmol-1,環(huán)模容器內(nèi)部溫度t=15 ℃,則根據(jù)式(4)

      可得,當(dāng)環(huán)模容器內(nèi)部為空氣時(shí),理論聲速v為:

      (5)

      環(huán)模容器內(nèi)部充入大氣,在不同壓力不同距離的試驗(yàn)條件下,光纖F-P傳感器測(cè)得聲信號(hào)如圖10所示。

      如圖10所示,光纖F-P傳感器能適應(yīng)低氣壓大氣環(huán)境,并在600 Pa低氣壓環(huán)境下仍可接收超聲信號(hào)。圖10中所示光纖傳感器輸出信號(hào),為歸一化后信號(hào),當(dāng)氣壓從100 000 Pa降至600 Pa時(shí),超聲信號(hào)衰減嚴(yán)重,信號(hào)信噪比降低,在對(duì)信號(hào)幅值進(jìn)行歸一化處理后,噪聲隨之放大,表現(xiàn)為600 Pa環(huán)境下,噪聲幅值明顯大于常壓下噪聲幅值。分析圖10所示信號(hào)時(shí)域波形,可確定信號(hào)發(fā)生器信號(hào)與光纖F-P振動(dòng)傳感器信號(hào)的時(shí)域波形起始時(shí)刻,獲得兩個(gè)信號(hào)時(shí)間差,根據(jù)式(3)可計(jì)算得空氣環(huán)境下,不同壓力,不同頻率超聲信號(hào)聲傳播速度,如表2所示。

      聲速誤差計(jì)算公式如下:

      (6)

      式中:v0代表聲速理論值;v1代表聲速測(cè)試值。

      通過(guò)分析表2中數(shù)據(jù),當(dāng)溫度和濕度不變時(shí),超聲聲速隨氣壓、頻率的變化很小,可以忽略不計(jì),這與氣體理論聲速計(jì)算公式(4)所示,聲速與氣體成分、濕度、溫度等相關(guān),與壓力、頻率無(wú)關(guān)的結(jié)論是一致的??諝饫碚撀曀贋?40.54 m/s,室溫15 ℃下空氣聲速測(cè)試平均值為336.18 m/s,與理論值比較,空氣聲速測(cè)試值平均誤差約為-1.28%。600 Pa氣壓試驗(yàn)條件下,21,25,34與40 kHz超聲信號(hào)在空氣中的傳播速度約為336.19 m/s。

      圖10 大氣環(huán)境下光纖信號(hào)圖 Fig.10 The signal of under the atmospheric environment

      空氣中聲速/(m·s-1)1atm10kPa5kPa1kPa800Pa600Pa各頻率平均聲速/(m·s-1)各頻率平均聲速與理論聲速誤差/%21kHz335.46335.69336.09336.15334.32338.77336.08-1.3125kHz335.2336.09338.77334.58338.77333.33336.12-1.3034kHz336.09336.98336.98335.2338.77335.2336.54-1.1840kHz338.47334.58336.12334.58334.58337.46335.97-1.34各氣壓平均聲速/(m/s-1)336.31335.84336.99335.13336.61336.19336.18-1.28各氣壓平均聲速與理論聲速誤差/%-1.24-1.38-1.04-1.59-1.15-1.28-1.28--

      2.2 CO2環(huán)境下超聲信號(hào)分析

      以CO2氣體為研究對(duì)象,取γ=1.304,M=44 gmol-1,環(huán)模容器內(nèi)部溫度t=15 ℃,則根據(jù)式(4)可得,當(dāng)環(huán)模容器內(nèi)部為CO2氣體時(shí),理論聲速為:

      (7)

      環(huán)模容器內(nèi)部充入CO2氣體,在不同壓力不同距離的試驗(yàn)條件下,光纖F-P傳感器測(cè)得聲信號(hào)如圖11所示。

      為適應(yīng)低氣壓CO2環(huán)境,提高探測(cè)靈敏度,光纖F-P傳感器采用1.2 μm厚薄膜作為F-P腔的一個(gè)反射面,當(dāng)氣壓降低,氣體密度減小時(shí),膜片阻尼振蕩減弱,自由振蕩增強(qiáng)。因此,在600 Pa低氣壓情況下,當(dāng)光纖F-P傳感器接收超聲信號(hào)激勵(lì)時(shí),膜片的自由振蕩導(dǎo)致傳感器輸出信號(hào)展寬與拖尾。F-P傳感器的敏感膜片與氣體介質(zhì)之間存在聲阻抗,當(dāng)聲阻抗和聲波頻率滿(mǎn)足一定條件時(shí),會(huì)使得敏感膜片產(chǎn)生高階諧振,導(dǎo)致傳感器輸出信號(hào)失真;其次,膜片靈敏度較高,對(duì)于環(huán)模容器內(nèi)部各位置與各角度的聲波反射信號(hào)十分敏感,容器內(nèi)的聲波模場(chǎng)在氣壓和氣體成分變化時(shí)也隨之發(fā)生變化,因此,受聲波模場(chǎng)變化和超聲反射信號(hào)疊加影響,光纖F-P傳感器輸出信號(hào)也會(huì)出現(xiàn)波形失真情況,但并不影響聲速計(jì)算。

      由表3可得,CO2氣體中,聲速隨氣壓、頻率變化可以忽略,室溫15 ℃下CO2氣體中聲速測(cè)量平均值約為268.79 m/s,與公式(7)計(jì)算的理論結(jié)果266.39 m/s相近,測(cè)量聲速誤差約為0.9%。600 Pa試驗(yàn)條件下,21 kHz,25 kHz,34 kHz與40 kHz超聲信號(hào)在CO2氣體中的傳播速度約為271.51 m/s。

      圖11 CO2環(huán)境下光纖信號(hào)圖 Fig.11 The acoustic signal of under the CO2 environment

      CO2中聲速/(m·s-1)1atm10kPa5kPa1kPa800Pa600Pa各頻率平均聲速/(m·s-1)各頻率平均聲速與理論聲速誤差/%21kHz268.32268268.06269.74272.3271.44269.641.2225kHz263.97264.03262.3275.86271.19269.36267.790.5234kHz260.96270.01275.32264.89276.76274.29270.371.4940kHz266.01264.04265.11267.09270.94270.94267.360.36各氣壓平均聲速/(m·s-1)264.82266.52267.70269.40272.80271.51268.790.90各氣壓平均聲速與理論聲速誤差/%-0.590.050.491.132.411.920.90--

      2.3 聲速測(cè)量誤差分析

      聲速測(cè)量誤差主要成因是:①試驗(yàn)中采用移動(dòng)工裝機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)接收和發(fā)射換能器之間距離L,聲速計(jì)算采用機(jī)構(gòu)控制單元顯示的距離數(shù)值,試驗(yàn)過(guò)程中,無(wú)法打開(kāi)環(huán)模容器測(cè)量實(shí)際位移,造成聲速計(jì)算誤差,這是誤差產(chǎn)生主要原因;②接收換能器在移動(dòng)過(guò)程中,移動(dòng)動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)滑軌微變形,接收換能器與發(fā)射換能器存在水平度誤差,因此接收和發(fā)射換能器之間的實(shí)際距離L并不是用于聲速計(jì)算的水平位移,造成聲速計(jì)算誤差;③本文基于閾值法確定信號(hào)發(fā)生器激勵(lì)信號(hào)初始時(shí)刻,光纖F-P傳感器接收信號(hào)初始時(shí)刻,計(jì)算時(shí)間差Δt,現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中存在著不可預(yù)知、強(qiáng)度復(fù)雜噪聲,這些噪聲嚴(yán)重影響了時(shí)延估計(jì)Δt的精度,降低了聲速計(jì)算的精確性;④環(huán)模容器壁法蘭與容器腔體有間隙,會(huì)使容器內(nèi)部純凈CO2氣體與容器外部大氣進(jìn)行微量氣體交換,難以保證氣體純度,造成氣體γ,M值變化,影響聲速精密測(cè)量。

      3 結(jié) 論

      本文針對(duì)超聲傳感技術(shù)在火星大氣環(huán)境下應(yīng)用需求搭建了一套低氣壓氣體超聲聲速測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)不同成分(空氣、CO2)氣體壓力從600 Pa~1 MPa分階段可調(diào),基于光纖法珀振動(dòng)傳感器進(jìn)行不同氣體組分、不同壓力、不同距離下中心頻率分別為21 kHz,25 kHz,34 kHz與40 kHz的高精度超聲聲速測(cè)量,通過(guò)理論計(jì)算與大量試驗(yàn)結(jié)果表明:

      (1) 膜片式光纖F-P振動(dòng)傳感器能適應(yīng)低氣壓環(huán)境,并且在600 Pa的CO2氣體中仍然可以接收到超聲波信號(hào);

      (2) 在氣體溫、濕度不變條件下,超聲傳播速度與壓力、頻率無(wú)關(guān),與氣體成分有關(guān);

      (3) 在室溫15 ℃條件下,各頻率超聲信號(hào)在600 Pa~1 MPa氣體壓力范圍內(nèi),測(cè)量平均聲速在CO2環(huán)境下為268.79 m/s,低于空氣環(huán)境的336.18 m/s;

      (4) 獲得了室溫15 ℃,600 Pa氣壓試驗(yàn)條件下,各頻率超聲信號(hào)在CO2氣體中的傳播速度約為271.51 m/s,本文測(cè)量得到的低氣壓CO2環(huán)境下聲速數(shù)據(jù),可為未來(lái)火星探測(cè)器開(kāi)展超聲定位、超聲探測(cè)等方面的理論與應(yīng)用研究工作提供試驗(yàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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