[發明專利]一種測量相控陣超聲換能器聲場的同步觸發方法

無效

• 申請號: 201210162306.8
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN102680586A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 肖定國;徐春廣;鄧明愷;楊波;王洪博;王立久;趙新玉;潘勤學;周世圓
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N29/30
• 分類號: G01N29/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及超聲無損檢測領域，特別涉及相控陣超聲換能器聲場測量與校準，是一種測量相控陣超聲換能器聲場的同步觸發方法。

背景技術

與傳統的超聲檢測技術相比，超聲相控技術有很多突出的優點。它采用電子方法控制聲束偏轉、聚焦和掃描，可以在不移動或少移動換能器的情況下進行快捷的掃查；具有良好的聲束可達性，能對復雜幾何形狀的工件及其盲區缺陷進行檢查；通過優化控制焦點尺寸、焦區深度和聲束方向，可使檢測分辨率、信噪比等性能得到提高，檢測圖像更加清晰，檢測速度更加快速。

正是基于以上的優點，超聲相控技術正越來越廣泛的被應用在超聲無損檢測中。相控陣超聲換能器作為超聲相控檢測系統的核心部件，它的各種特性，尤其是聲場特性直接影響到了檢測的精度，因此很有必要對其聲場進行測量和校準。在對相控陣超聲換能器進行聲場測量時，相控激勵與數據采集之間的同步顯得尤為重要。而目前市場上的相控陣超聲換能器激勵裝置大多數都未設置激勵同步信號輸出，給相控陣聲場測量時的數據采集同步帶來了困難。

發明內容：

本發明的目的是提供一種用于測量相控陣超聲換能器聲場的同步觸發方法。該方法有效的實現了相控陣超聲換能器聲場測量時信號采集與相控激勵間的同步。

為達到上述目的，本發明的構思是：將相控陣超聲換能器某一陣元的激勵信號u_i引出，通過信號轉換電路轉換為TTL信號u_o，并以此TTL信號作為高速采集卡的觸發信號，從而實現相控陣超聲換能器聲場測量時信號采集與相控激勵間的同步。

根據上述的發明構思，本發明的技術方案如下：

如圖1所示，在使用相控陣超聲換能器相控激勵裝置對相控陣換能器進行相控激勵時，將某一陣元的激勵信號引出，通過如圖2所示的轉換電路，將高壓負脈沖激勵信號轉換為TTL信號，并將該信號輸入到高速采集卡的外觸發輸入端，從而實現在相控激勵裝置激勵換能器的同時，觸發高速采集卡采集數據，對水聽器測量到的相控陣超聲換能器聲場中某一點的聲壓信號進行采集，從而實現了信號采集與相控激勵間的同步。

綜以上所采取的技術方案，現實了本發明的目的。

本發明的有益效果是：采用本發明的方法既使相控陣激勵裝置未設計激勵同步信號輸出也可實現數據采集與相控激勵間的同步，即采用任何相控激勵裝置激勵相控陣超聲換能器，都可應用本發明的方法實現生產測量時的數據采集和相控激勵間的同步。

附圖說明：

圖1本發明測量相控陣超聲換能器聲場時同步觸發數據采集的原理圖

圖2本發明信號轉換電路原理圖

在圖1和圖2中，1：相控激勵裝置；2：數據采集卡；3：信號轉換電路；4：前置放大器；5：相控陣超聲換能器；6：水聽器；7：光電耦合器；8：單穩態多諧振蕩器。

具體實施方案：

本發明的具體實施方案結合附圖詳述如下：

圖1是本發明測量相控陣超聲換能器聲場同步觸發方法原理圖。其中包括了相相控激勵裝置(1)，數據采集卡(2)，信號轉換電路(3)，前置放大器(4)，相控陣超聲換能器(5)，水聽器(6)。在對相控陣超聲換能器(5)進行聲場測量時，先用相控激勵裝置(1)對相控陣超聲換能器(5)進行相控激勵，同時通過高速采集卡(2)采集水聽器(6)測量得到的經過前置放大器(4)放大的相控陣超聲換能器(5)聲場中某一點的聲壓信號。聲場測量要求數據采集與相控激勵同步。本發明通過將相控陣超聲換能器(5)某一陣元的激勵信號引出，并通過信號轉換電路(3)將該高壓負脈沖信號，轉換為適合數據采集卡觸發的TTL信號，并將該TTL信號輸入到高速采集卡(2)的外觸發輸入端，觸發數據采集卡，從而實現數據采集與相控激勵間的同步。

信號轉換電路(3)如圖2所示，是本發明的重要組成部分，用于實現從高壓負脈沖信號到TTL信號的轉換，并實現激勵脈沖與TTL觸發信號的電隔離。該電路由一個光電耦合器(7)和單穩態多諧振蕩器(8)以及若干電阻電容組成。首先，通過光電耦合器(7)將高壓負脈沖信號轉換為TTL信號，同時實現激勵脈沖與觸發信號的電隔離。再通過單穩態多諧振蕩器(8)拓展TTL信號高電平的持續時間，以適應高速數據采集卡(2)的觸發要求。