气体探测在实际的生产生活中有着很多的应用需求,首先它给石油化工、航空航天等领域提供了安全的保障,随着大家对环境保护重视程度的增加,大气环境的检测也变得更加引发关注。气体声学理论的发展使得利用声谱(声衰减谱和声速谱)实现快速准确的气体成分浓度分析成为可能。研制气体声驰豫传感实验系统,能够测量不同气体介质的声谱,对气体声学的相关理论模型进行验证,同时还能在此基础之上设计适合于实际应用的智能化超声探测装置。本文设计并实现了气体声驰豫传感实验系统,可以用来测量宽频域下气体介质中的声衰减和声速频散谱。通过7个固定频率的超声波换能器和能够提供0.1atm-3atm压强环境的正负压实验腔体,覆盖8KHz-4MHz的频率范围。利用单片机和波形发生器控制产生特定频率的正弦波,通过一对同频率的超声波换能器实现超声波的发射和接收,利用步进电机系统来改变收发两端的距离。同时基于labview设计了数据采集处理系统,来实现自动化控制及测量,利用此软件系统能够实现步进电机的控制、温度和湿度数据以及发射端和接收端信号的采集,并直接对采集到的波形数据进行去噪处理和相关计算得到所需要的声学参数。系统设计完成后,首先对其进行了功能性测试,然后利用该实验系统在二氧化碳和二氧化碳-氮气的气体环境下进行了无量纲的声衰减系数和声速值的测量,与实验室已有的实验装置(原型1)相比,本系统能够覆盖气体介质发生驰豫过程的频率范围,能够进行声速频散的测量,将实验结果与理论重建计算得到的声谱值进行了对比,验证了此实验系统的稳定性和可靠性,对于声衰减系数的测量而言,与原型1的结果对比可知提高了测量的准确性。