專利名稱：一種新型超聲波檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波檢測裝置及檢測方法，更具體的涉及一種可應(yīng)用于多種場合的超聲波檢測裝置及方法。
背景技術(shù)：
在超聲波檢測中要實現(xiàn)B型掃查，就必須使用線探頭。要實現(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切面圖一樣。探頭陣列是由單個探頭排列組成的一個面，就像是把一定數(shù)量的線探頭組合起來組成一個超聲波的發(fā)射面，聲波發(fā)射出去后如同很多個切面，回收的超聲波信號就可以形成一個三維圖形。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。即使是可以勉強使用，檢測的分辯率也會大大降低。
當(dāng)前無論是醫(yī)用超聲波設(shè)備，還是工業(yè)用超聲波無損檢測(探傷)設(shè)備，都是利用設(shè)備內(nèi)部的定時電路，以一定的重復(fù)頻率經(jīng)發(fā)射電路向探頭發(fā)射脈沖激勵探頭而產(chǎn)生脈沖超聲波，進而接收超聲波進行檢測。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、顯示器和人機接口。以傳統(tǒng)形式制造的設(shè)備，不論是在工業(yè)檢測設(shè)備上實現(xiàn)B型掃查和C型掃查，還是在醫(yī)用設(shè)備上實現(xiàn)C型掃查，都需要比較復(fù)雜的機械裝置，以實現(xiàn)探頭有規(guī)律的勻速移動，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動，它每次發(fā)射出去的超聲波于檢測物體的檢測面上不是物理位置等間隔進入被檢測物體的，因此無法真實反映物體內(nèi)部的信息。但現(xiàn)場的情況是千變?nèi)f化，要利用勻速移動裝置帶動探頭移動來實現(xiàn)通用、且適合于任何場合的應(yīng)用是根本不可能的。因此，目前世界上通用的工業(yè)超聲波檢測設(shè)備都是A型掃查超聲波檢測設(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)。還沒有適合于大多數(shù)實際環(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。
本實用新型所述一種新型超聲波檢測裝置，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，以消除被檢測物體的幾何形狀和耦合對實現(xiàn)B型掃查和C型掃查的限制的問題。
實用新型所述一種新型超聲波檢測裝置的結(jié)構(gòu)包括超聲波單探頭或線探頭；產(chǎn)生高壓激勵脈沖和接收回波轉(zhuǎn)變成電脈沖信號的發(fā)射/接收電路；對超聲波回波電脈沖信號進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成為二維或三維圖形信號的控制/處理單元；顯示圖形的顯示器；控制/處理單元的人機對話接口；在所述超聲波單探頭或線探頭組成的探頭裝置內(nèi)，安裝有一個與該探頭同步移動的探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置，該探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置設(shè)置于探頭殼體的檢測面一側(cè)，它是敏感于被測物體檢測面的橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)移動位置，并能夠產(chǎn)生脈沖定距離標(biāo)志信號的，包括測量輪、編碼輪及光電傳感器組成的機械計數(shù)式探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置，或是敏感于被測物體檢測面的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)移動位置，并且產(chǎn)生網(wǎng)格標(biāo)志信號的探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置；所述探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置的脈沖信號或網(wǎng)格標(biāo)志信號的輸出端與控制/處理單元的發(fā)射脈沖觸發(fā)信號采集端相連接，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裝置，所述機械式探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置中的測量輪，通過傳動齒輪與編碼輪實現(xiàn)嚙合聯(lián)接，測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裝置，所述機械式探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置中的編碼輪下部外露出探頭殼體，構(gòu)成測量輪。
本實用新型與傳統(tǒng)的超聲波檢測裝置及檢測方法相比，具有如下優(yōu)點和積極效果1、本實用新型把被測的工件或人體表面被均勻的分割成定距離或網(wǎng)格，利用機械的或光電裝置與探頭一起移動，每移動一個定距離或網(wǎng)格，設(shè)備就向探頭發(fā)射激勵脈沖而產(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)綜合起來就好像是一個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帶來的圖像失真問題，真正實現(xiàn)真實反映物體內(nèi)部信息的目的。
2、探頭移動的單位步進距離依據(jù)檢測要求確定，檢測分辯率要求高的，采用比較小的步進或網(wǎng)格，反之，采用大的步進或網(wǎng)格，可以實現(xiàn)精度的調(diào)整功能。
3、本實用新型設(shè)計的有規(guī)律移動探頭，即一行一行或一列一列的連續(xù)移動探頭方式，可以節(jié)省檢測時間，而且不容易漏掉任何柵格，達(dá)到精確檢測的目的。


圖1是傳統(tǒng)的超聲波檢測裝置的電路組成框圖。
圖2是本實用新型所述一種新型超聲波被檢測裝置的電路組成框圖。
圖3是本實用新型的機械式距離編碼裝置的一個實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實用新型的光電式距離編碼裝置的一個實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型的電路組成參見圖1，其工作原理是，本設(shè)備中激勵脈沖不是由設(shè)備本身按一定的頻率等時間間隔的重復(fù)發(fā)射，然后接收處理，而是依據(jù)探頭的移動來生產(chǎn)激勵脈沖，隨著探頭的移動，與探頭聯(lián)動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信號，設(shè)備依據(jù)移動信號產(chǎn)生激勵脈沖，進而產(chǎn)生超聲波，經(jīng)耦合傳入被測物體，接收超聲波回波信號處理，就可以在被檢物體中產(chǎn)生均勻分布的超聲波聲線，進而實現(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信號發(fā)生裝置可以選用計算機外設(shè)的鼠標(biāo)或者是自制的位置移動裝置，由其工作模式的轉(zhuǎn)換和改動易于實現(xiàn)，所以很容易使用于本實用新型的探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置中。所述計算機外設(shè)的鼠標(biāo)包括機械光電式或激光傳感器式兩種中的一種。
本實用新型的檢測步驟如下(1)由單探頭或線探頭組成的超聲波探頭，在被測物體檢測面上移動的同時，利用相對于超聲波探頭同步移動的機械電脈沖計數(shù)裝置或如同光電鼠標(biāo)或機械鼠標(biāo)裝置，產(chǎn)生敏感于被檢測物體檢測面橫坐標(biāo)或/和縱坐標(biāo)移動的脈沖定距離標(biāo)志信號或網(wǎng)格標(biāo)志信號；(2)將按步驟1產(chǎn)生的脈沖定距離標(biāo)志信號或網(wǎng)格標(biāo)志信號傳送至控制/處理單元，該控制/處理單元根據(jù)所述脈沖定距離標(biāo)志信號或網(wǎng)格標(biāo)志信號的出現(xiàn)，同步控制發(fā)射電路產(chǎn)生高壓激勵脈沖給探頭，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，經(jīng)模擬放大電路放大或衰減傳送給控制/處理單元，進行二維或三維成像處理，最終由顯示器完成顯示。
在本實用新型工作方式下，隨著探頭的移動，產(chǎn)生探頭移動信號傳給控制/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物體內(nèi)部的信息，進而可以判斷出在物體內(nèi)部是否有缺陷或病灶。
本實用新型以編碼輪和光電傳感器構(gòu)成的機械物理位置編碼裝置的一個具體實施例可以參見圖2。編碼輪2周邊設(shè)有計數(shù)透孔，對應(yīng)計數(shù)透孔的編碼輪附近處設(shè)有光電傳感器3，編碼輪2通過軸11固定于殼體上。有一個小輪4與所述編碼輪同軸設(shè)置，該小輪4與一個大齒輪5嚙合，該大齒輪5與檢測行走輪9同軸設(shè)置的小輪8嚙合，檢測行走輪9和大齒輪5分別通過固定軸6、10固定于殼體1上。所述檢測行車輪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。
在本實施例中，因為只需要用單探頭仿真線探頭工作或用線探頭仿真探頭陣列工作，因此只要一個方向的探頭前進后退的移動信號即可，即使用一個騙碼輪和一個光電傳感器即可。利用尼龍齒輪或者是儀表齒輪以一定的距離脈沖比帶動編碼輪轉(zhuǎn)動(如100毫米，產(chǎn)生200個脈沖。即每移動0.5毫米就產(chǎn)生一個脈沖)，編碼輪的轉(zhuǎn)動就會使光電傳感器的輸出端產(chǎn)生脈沖，這樣就把轉(zhuǎn)動輪轉(zhuǎn)動的線距離(即探頭移動的距離)信息以脈沖的形式傳輸給探傷設(shè)備的控制/處理單元，把移動的方向以電平的形式傳輸給控制/處理單元(如前進為低電平，后退為高電平)。探頭移動的步進依據(jù)探傷標(biāo)準(zhǔn)確定，檢測分辯率要求高的，采用比較小的探頭移動步進。反之，采用大一點的探頭步進。由于探頭的每一步步進都是等距離的經(jīng)聯(lián)動產(chǎn)生步進脈沖，控制/處理單元依據(jù)檢測到的步進脈沖的前沿控制發(fā)射電路向探頭發(fā)射激勵脈沖，這樣在工件中每次發(fā)射來的超聲波聲線就是等間隔的。把這些聲線的回波信號繪制成B掃圖就實現(xiàn)了對工件的B型掃查檢測。而且在一條線上無論你如何移動探頭都不會產(chǎn)生B掃圖失真的現(xiàn)象。這是因為每一次脈沖超聲波的產(chǎn)生只與探頭移動的步進距離有關(guān)系，而與移動的速度沒有關(guān)系，因此可以以任意速度移動探頭而輕松的實現(xiàn)B掃檢測。
同理，利用這種方法連接醫(yī)用超聲的線探頭，可以非常容易地實現(xiàn)對人體的C型掃查檢測。
本實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)生裝置的具體實施例可以參見圖3。圖3中，殼體1的下檢測面開有一個透光孔B，位于透光孔B處的殼體1中固定有一個光電鼠標(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的下檢測面上。
所述光電鼠標(biāo)裝置14和超聲波探頭7，通過連線與殼體內(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并進行二維或三維圖像處理的功能和為探頭發(fā)射激勵脈沖提供觸發(fā)信號的功能。在本實用新型中，控制/處理單元是依據(jù)檢測到的步進脈沖的前沿控制發(fā)射電路向探頭發(fā)射激勵脈沖，或是依據(jù)光電鼠標(biāo)的通訊協(xié)議(計算機鼠標(biāo)的通訊協(xié)議)在每一個柵格處，控制發(fā)射電路發(fā)射激勵探頭的脈沖。
在本實例中，因為需要仿真探頭陣列工作，因此需要平面坐標(biāo)上兩個方向的探頭移動信號。利用市場上品質(zhì)比較好的光電鼠標(biāo)，拆裝后，重新和一個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0.5毫米(也可以選定其它尺寸，依據(jù)檢測要求的分辯率)就是一個柵格，也就是相當(dāng)于把被檢測物體的檢測面以橫坐標(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，超聲波檢測設(shè)備的控制/處理單元依據(jù)探頭在每一個柵格處才控制發(fā)射電路發(fā)射激勵探頭的脈沖，這樣就象電腦中的鼠標(biāo)一樣無論探頭移動到哪里，檢測設(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)射激勵脈沖，控制/處理單元把超聲波回波信號按三維圖形處理出來顯示在屏幕上就形成了一個物體內(nèi)部的三維圖形，也就實現(xiàn)了對物體的C型檢測。探頭移動的單位步進距離依據(jù)檢測要求確定，檢測分辯率要求高的，采用比較小的網(wǎng)格。反之，采用大一點的網(wǎng)格。由于網(wǎng)格都是等間距的，這樣在工件中每次發(fā)射來的超聲波聲線就都是等間隔的，因而不會出現(xiàn)任何失真現(xiàn)象。這是因為每一次脈沖超聲波的產(chǎn)生只與探頭移動的位置有關(guān)系，而與移動的速度沒有關(guān)系，因此以任意速度有規(guī)律的移動探頭就可以輕松的實現(xiàn)C型掃檢測。
權(quán)利要求1.一種新型超聲波檢測裝置，其特征在于它包括超聲波單探頭或線探頭；產(chǎn)生高壓激勵脈沖和接收回波轉(zhuǎn)變成電脈沖信號的發(fā)射/接收電路；對電脈沖信號進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成為二維或三維圖形信號的控制/處理單元；顯示圖形的顯示器；控制/處理單元的人機對話接口；在所述超聲波單探頭或線探頭組成的探頭裝置內(nèi)，安裝有一個與該探頭同步移動的探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置，該探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置設(shè)置于探頭殼體的檢測面一側(cè)，它是敏感于被測物體檢測面的橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)移動位置，并能夠產(chǎn)生脈沖定距離標(biāo)志信號的，包括測量輪、編碼輪及光電傳感器組成的機械計數(shù)式探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置，或是敏感于被測物體檢測面的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)移動位置，并且產(chǎn)生網(wǎng)格標(biāo)志信號的探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置；所述探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置的脈沖信號或網(wǎng)格標(biāo)志信號的輸出端與控制/處理單元的發(fā)射脈沖觸發(fā)信號采集端相連接，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裝置，其特征在于所述機械式探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置中的測量輪，通過傳動齒輪與編碼輪實現(xiàn)嚙合聯(lián)接，測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裝置，其特征在于所述機械式探頭物理位置等距離移動信號產(chǎn)生裝置中的編碼輪下部外露出探頭殼體，構(gòu)成測量輪。
專利摘要本實用新型公開了一種新型超聲波檢測裝置，它包括超聲波探頭、發(fā)射/接收電路、控制/處理單元、顯示器和人機對話接口。在所述超聲波探頭裝置內(nèi)，安裝有一個與該探頭同步運動的，由機械計數(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信號產(chǎn)生裝置；利用機械電脈沖計數(shù)裝置或光電鼠標(biāo)裝置，產(chǎn)生敏感于被檢測物體檢測面橫坐標(biāo)或/和縱坐標(biāo)移動的脈沖定距離標(biāo)志信號或網(wǎng)格標(biāo)志信號，同步控制發(fā)射電路產(chǎn)生高壓激勵脈沖給探頭，探頭產(chǎn)生超聲波，經(jīng)耦合傳入被檢物體。本實用新型克服了因非勻速移動帶來的圖像失真問題，實現(xiàn)依物理位置移動信號產(chǎn)生激勵脈沖，接受回波信號進行處理，真實反映物體內(nèi)部信息的目的。
文檔編號G01N29/04GK2724016SQ200420093008
公開日2005年9月7日 申請日期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 申請人:崔志國