李惠玲，陈昭炎，朱国强，王智业

(嘉应学院 物理系，广东 梅州 514015)

基于光声效应的液位自动测量装置设计

李惠玲，陈昭炎，朱国强，王智业

(嘉应学院 物理系，广东 梅州 514015)

提出了一种利用光声效应产生的声音信号激励圆柱形封闭腔体产生共振，实现非接触式实时液位自动测量的装置。利用调制激光照射在封闭、透明腔体内的黑色涂层上，当激光信号频率与腔体机构固有频率达到一致时，腔体内的光声信号振幅将达到最大。腔体内的振动情况由顶部驻极体电容式麦克风进行检测。待测容器与密封腔体底部连通，液位变化，则共振频率随之变化。结合单片机设计相应的软件进行液位自动测量，同时利用手机APP实现液位的无线监测。测量过程在1 min之内完成，测量精度可达1 mm。应用光声效应产生腔体共振，通过测量共振频率来测量液位，是光声效应的独创性应用。

光声效应； 液位测量； 无线监测

0 引 言

1880年美国著名的科学家Bell首先在固体中发现了光声效应：一块被密封在透明小腔中的固体材料在周期性遮断的太阳光的照射下就能从腔壁上的话筒里听到声音[1]。光声效应是一种光诱导声振动的过程。当物质吸收光后，部分光能转换成热能，使物体的温度升高和体积膨胀。如果对入射光进行周期性调制，则在物体内便会产生周期性振动，这种周期性振动在空间的传播形成声波，称为光声信号。光声信号的频率和入射光的调制频率完全相同[2-4]。……