專利名稱：一種新型超聲波檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，更具體的涉及一種可應(yīng)用于多種場(chǎng)合的超聲波檢測(cè)裝置及方法。
背景技術(shù)：
在超聲波檢測(cè)中要實(shí)現(xiàn)B型掃查，就必須使用線探頭。要實(shí)現(xiàn)C型掃查，就必須使用探頭陣列。所謂的線探頭是由單探頭組成的在一條直線上的探頭陣列，聲波發(fā)射出去后如同一個(gè)切面，不同深度下的回波以不同的顏色或灰度表示，這樣就如同在工件或人體組織中有一個(gè)切面圖一樣。探頭陣列是由單個(gè)探頭排列組成的一個(gè)面，就像是把一定數(shù)量的線探頭組合起來(lái)組成一個(gè)超聲波的發(fā)射面，聲波發(fā)射出去后如同很多個(gè)切面，回收的超聲波信號(hào)就可以形成一個(gè)三維圖形。工業(yè)用B型掃查和C型掃查超聲波探傷儀不能使用探頭和探頭陣列，主要是工件的幾何形狀和耦合問(wèn)題限制了線探頭和探頭陣列的使用。而醫(yī)用超聲波設(shè)備雖然探頭的接觸面是人體的軟組織，使用線探頭還可以很好的耦合，要使用探頭陣列幾乎是不可能的。即使是可以勉強(qiáng)使用，檢測(cè)的分辯率也會(huì)大大降低。
當(dāng)前無(wú)論是醫(yī)用超聲波設(shè)備，還是工業(yè)用超聲波無(wú)損檢測(cè)(探傷)設(shè)備，都是利用設(shè)備內(nèi)部的定時(shí)電路，以一定的重復(fù)頻率經(jīng)發(fā)射電路向探頭發(fā)射脈沖激勵(lì)探頭而產(chǎn)生脈沖超聲波，進(jìn)而接收超聲波進(jìn)行檢測(cè)。所述現(xiàn)有設(shè)備的結(jié)構(gòu)包括單探頭或線探頭、發(fā)射/接收電路、控制/處理單元、模擬放大電路、顯示器和人機(jī)接口。以傳統(tǒng)形式制造的設(shè)備，不論是在工業(yè)檢測(cè)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)B型掃查和C型掃查，還是在醫(yī)用設(shè)備上實(shí)現(xiàn)C型掃查，都需要比較復(fù)雜的機(jī)械裝置，以實(shí)現(xiàn)探頭有規(guī)律的勻速移動(dòng)，否則的話，所得到的B型和C型圖形就要失真。這是由于探頭不是勻速運(yùn)動(dòng)，它每次發(fā)射出去的超聲波于檢測(cè)物體的檢測(cè)面上不是物理位置等間隔進(jìn)入被檢測(cè)物體的，因此無(wú)法真實(shí)反映物體內(nèi)部的信息。但現(xiàn)場(chǎng)的情況是千變?nèi)f化，要利用勻速移動(dòng)裝置帶動(dòng)探頭移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)通用、且適合于任何場(chǎng)合的應(yīng)用是根本不可能的。因此，目前世界上通用的工業(yè)超聲波檢測(cè)設(shè)備都是A型掃查超聲波檢測(cè)設(shè)備，而醫(yī)用上都是B型掃查超聲波設(shè)備(即俗稱的B超)。還沒(méi)有適合于大多數(shù)實(shí)際環(huán)境應(yīng)用的工業(yè)B型掃查和C型掃查設(shè)備和醫(yī)用C型掃查設(shè)備。
本實(shí)用新型所述一種新型超聲波檢測(cè)裝置，可以解決利用單探頭模擬線探頭或探頭陣列工作，或者是利用線探頭模擬探頭陣列工作，以消除被檢測(cè)物體的幾何形狀和耦合對(duì)實(shí)現(xiàn)B型掃查和C型掃查的限制的問(wèn)題。
實(shí)用新型所述一種新型超聲波檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)包括超聲波單探頭或線探頭；產(chǎn)生高壓激勵(lì)脈沖和接收回波轉(zhuǎn)變成電脈沖信號(hào)的發(fā)射/接收電路；對(duì)超聲波回波電脈沖信號(hào)進(jìn)行模擬放大或衰減的模擬放大電路；向發(fā)射/接收電路發(fā)射脈沖，并且處理超聲波回波信號(hào)成為二維或三維圖形信號(hào)的控制/處理單元；顯示圖形的顯示器；控制/處理單元的人機(jī)對(duì)話接口；在所述超聲波單探頭或線探頭組成的探頭裝置內(nèi)，安裝有一個(gè)與該探頭同步移動(dòng)的探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置，該探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置設(shè)置于探頭殼體的檢測(cè)面一側(cè)，它是敏感于被測(cè)物體檢測(cè)面的橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)移動(dòng)位置，并能夠產(chǎn)生脈沖定距離標(biāo)志信號(hào)的，包括測(cè)量輪、編碼輪及光電傳感器組成的機(jī)械計(jì)數(shù)式探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置，或是敏感于被測(cè)物體檢測(cè)面的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)移動(dòng)位置，并且產(chǎn)生網(wǎng)格標(biāo)志信號(hào)的探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置；所述探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置的脈沖信號(hào)或網(wǎng)格標(biāo)志信號(hào)的輸出端與控制/處理單元的發(fā)射脈沖觸發(fā)信號(hào)采集端相連接，控制/處理單元的同步脈沖觸發(fā)輸出端與產(chǎn)生高壓激勵(lì)脈沖的發(fā)射/接收電路相連接。
如上所述一種新型超聲波檢測(cè)裝置，所述機(jī)械式探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置中的測(cè)量輪，通過(guò)傳動(dòng)齒輪與編碼輪實(shí)現(xiàn)嚙合聯(lián)接，測(cè)量輪下部的部分外露出探頭殼體。
如上所述一種新型超聲波檢測(cè)裝置，所述機(jī)械式探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置中的編碼輪下部外露出探頭殼體，構(gòu)成測(cè)量輪。
本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的超聲波檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、本實(shí)用新型把被測(cè)的工件或人體表面被均勻的分割成定距離或網(wǎng)格，利用機(jī)械的或光電裝置與探頭一起移動(dòng)，每移動(dòng)一個(gè)定距離或網(wǎng)格，設(shè)備就向探頭發(fā)射激勵(lì)脈沖而產(chǎn)生超聲波，儀器接收并記憶回波信息，把多次發(fā)射接收的回波數(shù)據(jù)綜合起來(lái)就好像是一個(gè)線探頭或探頭陣列在工作一樣，因此改變了傳統(tǒng)的以一定的重復(fù)頻率發(fā)射的方式為以物理位置等間隔發(fā)射的方式，克服了因非勻速移動(dòng)帶來(lái)的圖像失真問(wèn)題，真正實(shí)現(xiàn)真實(shí)反映物體內(nèi)部信息的目的。
2、探頭移動(dòng)的單位步進(jìn)距離依據(jù)檢測(cè)要求確定，檢測(cè)分辯率要求高的，采用比較小的步進(jìn)或網(wǎng)格，反之，采用大的步進(jìn)或網(wǎng)格，可以實(shí)現(xiàn)精度的調(diào)整功能。
3、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的有規(guī)律移動(dòng)探頭，即一行一行或一列一列的連續(xù)移動(dòng)探頭方式，可以節(jié)省檢測(cè)時(shí)間，而且不容易漏掉任何柵格，達(dá)到精確檢測(cè)的目的。


圖1是傳統(tǒng)的超聲波檢測(cè)裝置的電路組成框圖。
圖2是本實(shí)用新型所述一種新型超聲波被檢測(cè)裝置的電路組成框圖。
圖3是本實(shí)用新型的機(jī)械式距離編碼裝置的一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的光電式距離編碼裝置的一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的電路組成參見(jiàn)圖1，其工作原理是，本設(shè)備中激勵(lì)脈沖不是由設(shè)備本身按一定的頻率等時(shí)間間隔的重復(fù)發(fā)射，然后接收處理，而是依據(jù)探頭的移動(dòng)來(lái)生產(chǎn)激勵(lì)脈沖，隨著探頭的移動(dòng)，與探頭聯(lián)動(dòng)的裝置能夠提供物理位移等間隔地給設(shè)備提供探頭的物理位置移動(dòng)信號(hào)，設(shè)備依據(jù)移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生激勵(lì)脈沖，進(jìn)而產(chǎn)生超聲波，經(jīng)耦合傳入被測(cè)物體，接收超聲波回波信號(hào)處理，就可以在被檢物體中產(chǎn)生均勻分布的超聲波聲線，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不失真的B型掃查和C型掃查。所述探頭中的物理位移等間隔地給設(shè)備提供探頭的物理位置移動(dòng)信號(hào)發(fā)生裝置可以選用計(jì)算機(jī)外設(shè)的鼠標(biāo)或者是自制的位置移動(dòng)裝置，由其工作模式的轉(zhuǎn)換和改動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)，所以很容易使用于本實(shí)用新型的探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置中。所述計(jì)算機(jī)外設(shè)的鼠標(biāo)包括機(jī)械光電式或激光傳感器式兩種中的一種。
本實(shí)用新型的檢測(cè)步驟如下(1)由單探頭或線探頭組成的超聲波探頭，在被測(cè)物體檢測(cè)面上移動(dòng)的同時(shí)，利用相對(duì)于超聲波探頭同步移動(dòng)的機(jī)械電脈沖計(jì)數(shù)裝置或如同光電鼠標(biāo)或機(jī)械鼠標(biāo)裝置，產(chǎn)生敏感于被檢測(cè)物體檢測(cè)面橫坐標(biāo)或/和縱坐標(biāo)移動(dòng)的脈沖定距離標(biāo)志信號(hào)或網(wǎng)格標(biāo)志信號(hào)；(2)將按步驟1產(chǎn)生的脈沖定距離標(biāo)志信號(hào)或網(wǎng)格標(biāo)志信號(hào)傳送至控制/處理單元，該控制/處理單元根據(jù)所述脈沖定距離標(biāo)志信號(hào)或網(wǎng)格標(biāo)志信號(hào)的出現(xiàn)，同步控制發(fā)射電路產(chǎn)生高壓激勵(lì)脈沖給探頭，探頭產(chǎn)生超聲波，經(jīng)耦合傳入被檢物體；(3)超聲波探頭接收回波后轉(zhuǎn)變成電脈沖信號(hào)，經(jīng)模擬放大電路放大或衰減傳送給控制/處理單元，進(jìn)行二維或三維成像處理，最終由顯示器完成顯示。
在本實(shí)用新型工作方式下，隨著探頭的移動(dòng)，產(chǎn)生探頭移動(dòng)信號(hào)傳給控制/處理單元，控制/處理單元向發(fā)射/接收電路發(fā)射脈沖，發(fā)射/接收電路產(chǎn)生高壓激勵(lì)脈沖給探頭，探頭產(chǎn)生超聲波，經(jīng)耦合傳入被檢物體，超聲波遇到不同的介質(zhì)產(chǎn)生回波，探頭接收回波轉(zhuǎn)變成電脈沖信號(hào)傳送給接收電路，經(jīng)模擬放大電路放大或衰減傳送給控制/處理單元進(jìn)行處理，然后送入顯示器以相應(yīng)的形式顯示。根據(jù)顯示的圖形就可以得到被檢測(cè)物體內(nèi)部的信息，進(jìn)而可以判斷出在物體內(nèi)部是否有缺陷或病灶。
本實(shí)用新型以編碼輪和光電傳感器構(gòu)成的機(jī)械物理位置編碼裝置的一個(gè)具體實(shí)施例可以參見(jiàn)圖2。編碼輪2周邊設(shè)有計(jì)數(shù)透孔，對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)透孔的編碼輪附近處設(shè)有光電傳感器3，編碼輪2通過(guò)軸11固定于殼體上。有一個(gè)小輪4與所述編碼輪同軸設(shè)置，該小輪4與一個(gè)大齒輪5嚙合，該大齒輪5與檢測(cè)行走輪9同軸設(shè)置的小輪8嚙合，檢測(cè)行走輪9和大齒輪5分別通過(guò)固定軸6、10固定于殼體1上。所述檢測(cè)行車輪9的下部部分露出殼體1。所述光電傳感器3的輸出端與殼體1內(nèi)的電路板12中的控制/處理單元的觸發(fā)脈沖輸入端相連接。在殼體1內(nèi)下端設(shè)置超聲波發(fā)射接收探頭7。
在本實(shí)施例中，因?yàn)橹恍枰脝翁筋^仿真線探頭工作或用線探頭仿真探頭陣列工作，因此只要一個(gè)方向的探頭前進(jìn)后退的移動(dòng)信號(hào)即可，即使用一個(gè)騙碼輪和一個(gè)光電傳感器即可。利用尼龍齒輪或者是儀表齒輪以一定的距離脈沖比帶動(dòng)編碼輪轉(zhuǎn)動(dòng)(如100毫米，產(chǎn)生200個(gè)脈沖。即每移動(dòng)0.5毫米就產(chǎn)生一個(gè)脈沖)，編碼輪的轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)使光電傳感器的輸出端產(chǎn)生脈沖，這樣就把轉(zhuǎn)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的線距離(即探頭移動(dòng)的距離)信息以脈沖的形式傳輸給探傷設(shè)備的控制/處理單元，把移動(dòng)的方向以電平的形式傳輸給控制/處理單元(如前進(jìn)為低電平，后退為高電平)。探頭移動(dòng)的步進(jìn)依據(jù)探傷標(biāo)準(zhǔn)確定，檢測(cè)分辯率要求高的，采用比較小的探頭移動(dòng)步進(jìn)。反之，采用大一點(diǎn)的探頭步進(jìn)。由于探頭的每一步步進(jìn)都是等距離的經(jīng)聯(lián)動(dòng)產(chǎn)生步進(jìn)脈沖，控制/處理單元依據(jù)檢測(cè)到的步進(jìn)脈沖的前沿控制發(fā)射電路向探頭發(fā)射激勵(lì)脈沖，這樣在工件中每次發(fā)射來(lái)的超聲波聲線就是等間隔的。把這些聲線的回波信號(hào)繪制成B掃圖就實(shí)現(xiàn)了對(duì)工件的B型掃查檢測(cè)。而且在一條線上無(wú)論你如何移動(dòng)探頭都不會(huì)產(chǎn)生B掃圖失真的現(xiàn)象。這是因?yàn)槊恳淮蚊}沖超聲波的產(chǎn)生只與探頭移動(dòng)的步進(jìn)距離有關(guān)系，而與移動(dòng)的速度沒(méi)有關(guān)系，因此可以以任意速度移動(dòng)探頭而輕松的實(shí)現(xiàn)B掃檢測(cè)。
同理，利用這種方法連接醫(yī)用超聲的線探頭，可以非常容易地實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的C型掃查檢測(cè)。
本實(shí)用新型的以激光傳感器為基礎(chǔ)，構(gòu)成的位置編碼脈沖產(chǎn)生裝置的具體實(shí)施例可以參見(jiàn)圖3。圖3中，殼體1的下檢測(cè)面開(kāi)有一個(gè)透光孔B，位于透光孔B處的殼體1中固定有一個(gè)光電鼠標(biāo)裝置14(電腦用鼠標(biāo))。所述超聲波探頭7被固定于殼體1的下檢測(cè)面上。
所述光電鼠標(biāo)裝置14和超聲波探頭7，通過(guò)連線與殼體內(nèi)電路板12中的控制/處理單元相連接。
所述控制/處理單元是由傳統(tǒng)的超聲波控制/處理單元構(gòu)成，它具有接收超聲回波信號(hào)并進(jìn)行二維或三維圖像處理的功能和為探頭發(fā)射激勵(lì)脈沖提供觸發(fā)信號(hào)的功能。在本實(shí)用新型中，控制/處理單元是依據(jù)檢測(cè)到的步進(jìn)脈沖的前沿控制發(fā)射電路向探頭發(fā)射激勵(lì)脈沖，或是依據(jù)光電鼠標(biāo)的通訊協(xié)議(計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)的通訊協(xié)議)在每一個(gè)柵格處，控制發(fā)射電路發(fā)射激勵(lì)探頭的脈沖。
在本實(shí)例中，因?yàn)樾枰抡嫣筋^陣列工作，因此需要平面坐標(biāo)上兩個(gè)方向的探頭移動(dòng)信號(hào)。利用市場(chǎng)上品質(zhì)比較好的光電鼠標(biāo)，拆裝后，重新和一個(gè)超聲波探頭組裝到一起，鼠標(biāo)的通訊協(xié)議(或者是驅(qū)動(dòng)程序)是現(xiàn)成的，確定鼠標(biāo)在橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)上每移動(dòng)0.5毫米(也可以選定其它尺寸，依據(jù)檢測(cè)要求的分辯率)就是一個(gè)柵格，也就是相當(dāng)于把被檢測(cè)物體的檢測(cè)面以橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)都是按0.5毫米分成了網(wǎng)格。這樣隨著帶超聲波探頭的鼠標(biāo)的移動(dòng)，超聲波檢測(cè)設(shè)備的控制/處理單元依據(jù)探頭在每一個(gè)柵格處才控制發(fā)射電路發(fā)射激勵(lì)探頭的脈沖，這樣就象電腦中的鼠標(biāo)一樣無(wú)論探頭移動(dòng)到哪里，檢測(cè)設(shè)備的控制/處理單元都清楚，只要是在柵格上就控制發(fā)射電路發(fā)射激勵(lì)脈沖，控制/處理單元把超聲波回波信號(hào)按三維圖形處理出來(lái)顯示在屏幕上就形成了一個(gè)物體內(nèi)部的三維圖形，也就實(shí)現(xiàn)了對(duì)物體的C型檢測(cè)。探頭移動(dòng)的單位步進(jìn)距離依據(jù)檢測(cè)要求確定，檢測(cè)分辯率要求高的，采用比較小的網(wǎng)格。反之，采用大一點(diǎn)的網(wǎng)格。由于網(wǎng)格都是等間距的，這樣在工件中每次發(fā)射來(lái)的超聲波聲線就都是等間隔的，因而不會(huì)出現(xiàn)任何失真現(xiàn)象。這是因?yàn)槊恳淮蚊}沖超聲波的產(chǎn)生只與探頭移動(dòng)的位置有關(guān)系，而與移動(dòng)的速度沒(méi)有關(guān)系，因此以任意速度有規(guī)律的移動(dòng)探頭就可以輕松的實(shí)現(xiàn)C型掃檢測(cè)。
權(quán)利要求1.一種新型超聲波檢測(cè)裝置，其特征在于它包括超聲波單探頭或線探頭；產(chǎn)生高壓激勵(lì)脈沖和接收回波轉(zhuǎn)變成電脈沖信號(hào)的發(fā)射/接收電路；對(duì)電脈沖信號(hào)進(jìn)行模擬放大或衰減處理的模擬放大電路；向發(fā)射/接收電路發(fā)射脈沖，并且處理超聲波回波信號(hào)成為二維或三維圖形信號(hào)的控制/處理單元；顯示圖形的顯示器；控制/處理單元的人機(jī)對(duì)話接口；在所述超聲波單探頭或線探頭組成的探頭裝置內(nèi)，安裝有一個(gè)與該探頭同步移動(dòng)的探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置，該探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置設(shè)置于探頭殼體的檢測(cè)面一側(cè)，它是敏感于被測(cè)物體檢測(cè)面的橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)移動(dòng)位置，并能夠產(chǎn)生脈沖定距離標(biāo)志信號(hào)的，包括測(cè)量輪、編碼輪及光電傳感器組成的機(jī)械計(jì)數(shù)式探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置，或是敏感于被測(cè)物體檢測(cè)面的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)移動(dòng)位置，并且產(chǎn)生網(wǎng)格標(biāo)志信號(hào)的探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置；所述探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置的脈沖信號(hào)或網(wǎng)格標(biāo)志信號(hào)的輸出端與控制/處理單元的發(fā)射脈沖觸發(fā)信號(hào)采集端相連接，控制/處理單元的同步脈沖觸發(fā)輸出端與產(chǎn)生高壓激勵(lì)脈沖的發(fā)射/接收電路相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型超聲波檢測(cè)裝置，其特征在于所述機(jī)械式探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置中的測(cè)量輪，通過(guò)傳動(dòng)齒輪與編碼輪實(shí)現(xiàn)嚙合聯(lián)接，測(cè)量輪下部的部分外露出探頭殼體。
3.如權(quán)利要求1所述的一種新型超聲波檢測(cè)裝置，其特征在于所述機(jī)械式探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置中的編碼輪下部外露出探頭殼體，構(gòu)成測(cè)量輪。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型超聲波檢測(cè)裝置，它包括超聲波探頭、發(fā)射/接收電路、控制/處理單元、顯示器和人機(jī)對(duì)話接口。在所述超聲波探頭裝置內(nèi)，安裝有一個(gè)與該探頭同步運(yùn)動(dòng)的，由機(jī)械計(jì)數(shù)式或如同光電鼠標(biāo)式結(jié)構(gòu)組成的探頭物理位置等距離移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生裝置；利用機(jī)械電脈沖計(jì)數(shù)裝置或光電鼠標(biāo)裝置，產(chǎn)生敏感于被檢測(cè)物體檢測(cè)面橫坐標(biāo)或/和縱坐標(biāo)移動(dòng)的脈沖定距離標(biāo)志信號(hào)或網(wǎng)格標(biāo)志信號(hào)，同步控制發(fā)射電路產(chǎn)生高壓激勵(lì)脈沖給探頭，探頭產(chǎn)生超聲波，經(jīng)耦合傳入被檢物體。本實(shí)用新型克服了因非勻速移動(dòng)帶來(lái)的圖像失真問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)依物理位置移動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生激勵(lì)脈沖，接受回波信號(hào)進(jìn)行處理，真實(shí)反映物體內(nèi)部信息的目的。
文檔編號(hào)G01N29/04GK2724016SQ200420093008
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2004年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月1日
發(fā)明者崔志國(guó) 申請(qǐng)人:崔志國(guó)