[發明專利]一種用于超聲相控陣換能器聲場測量數據采集同步觸發的脈沖信號轉換裝置

無效

• 申請號: 201410096499.0
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103822702A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 肖定國;徐春廣;邵甲蒙;任慧玲;周世圓;王巨琛
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;H03K3/013
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域：

本發明涉及一種簡易的超聲檢測編碼器觸發信號產生裝置，可應用于超聲聲場掃查系統需要編碼器觸發信號觸發數據的采集，而系統中沒有編碼器的使用，而是使用單路脈沖觸發步進電機的情形。同樣的該裝置也適用于其他類似的應用場合。

二、背景技術：

超聲檢測技術已成為無損檢測領域的重要組成部分，超聲檢測系統中超聲換能器的性能直接影響了檢測的可靠性和可信度。隨著對工業產品質量要求的提升，對超聲檢測的精度和準確性也有了更高的要求。超聲換能器的聲場特性是一個較為重要的性能參數，對于縱波探頭，使用水聽器和高精度掃查架系統配合數據采集和信號處理和成像技術可以得到換能器聲場的分布情況。測量換能器聲場，要同步采集水聽器的位置數據和由水聽器測量的該位置的聲場數據（聲壓或質點振動位移數據）。數據采集的同步一般是利用掃查機構運動控制系統可通過編程是掃查軸每運動一定位移增量產生一個脈沖信號的特點，利用該脈沖觸發超聲檢測儀器使其激勵超聲換能器發射超聲波，對該位置進行一次檢測，同時利用該脈沖觸發數據采集器進行位置和聲場信號的數據采集，從而實現位置和聲場數據的同步采集。

然而，與超聲相控陣換能器配合使用的超聲相控陣檢測儀器一般不具有接收單路脈沖而觸發相控激勵和接收進行一次檢測的信號接口，給相控陣換能器聲場測量數據同步采集帶來了困難。超聲相控陣檢測儀器一般帶有編碼器信號接口，以實現特定位置觸發檢測的功能，但編碼器信號接口為兩路脈沖，因此需要研制單路脈沖到兩路脈沖的信號轉換裝置，來解決超聲相控陣換能器聲場測量中的數據同步采集問題。

三、發明內容：

本發明的目的是研制一種用于超聲相控陣換能器聲場測量數據采集同步觸發的脈沖信號轉換裝置。它可以將單路脈沖信號轉換為雙路編碼器信號，并以差分信號輸出，具有良好的抗干擾性。

本發明的目的是這樣實現的：

為了使單路脈沖信號轉換為具有一定相位差的兩路信號，本發明利用兩組非門電路將一路脈沖信號轉換為兩路脈沖信號，利用RC網路的響應特性進行脈沖的延時。延時部分采用兩級延時，每級延時的電阻和電容值選取相同值，這樣，即使因一個門電路的閾值漂移造成了第一級延時中上升沿與下降沿有不同的延時量，第二級反相的延時則會很好的抵消第一級上升沿與下降沿延時的不同，具有一定的溫度補償功能，使得脈沖寬度保持不變。使用兩個反相器構造輸出電路，使最終輸出信號為差分信號，提高抗干擾能力。

本發明的有益效果是：在超聲相控陣換能器聲場測量時，只具有編碼器觸發形式而機械掃查系統中沒有使用編碼器來實現位置的檢測情形下，可以利用本發明中的信號轉換裝置，實現位置信號與聲場信號的同步采集，節約成本，功能良好。

四、附圖說明：

附圖1為該編碼器信號產生裝置電路原理示意圖。

五、具體實施方式：

下面對本發明的具體電路方案進行詳細說明：

本發明提出的信號轉換裝置中六個型號相同的反相器、兩個阻值相同的電阻和兩個容值相同的電容構成的電路如圖1所示。

本發明完全使用獨立元件如邏輯非門、電阻、電容等，通過RC響應特性和邏輯門電路的整形特性來實現單路脈沖的延時，進而產生有一定相位差的雙路脈沖編碼器模擬信號。輸出脈沖數與輸入脈沖數相同，不需要做另外的處理，且對輸入矩形脈沖具有整形功能。

本發明只能對輸入脈沖寬度大于延時量的脈沖進行等脈寬延時，否則不能得到正確的輸出。為擴展本裝置的適用范圍，對于不同的輸入脈沖的寬度或脈沖的頻率可以通過簡單調整電路中的電容和電阻參數來適應。

本發明中一方面單路脈沖連續經過兩個反相器，得到與輸入相同的沒有延時的脈沖，且相比輸入信號具有更好的波形整潔性。輸出的脈沖作為編碼器B信號，輸出的脈沖再次通過反相器則作為編碼器/B信號。另一方面單路脈沖先經過一個RC低通網絡，然后進入第一級反相器。RC低通網絡對理想上升沿的響應是指數函數，當電壓值達到反相器閾值的時候，第一級反相器輸出下降沿。同理在輸入下降沿時，經過RC低通網絡，一定時間后達到反相器下降閾值，反相器輸出上升沿。第二級對脈沖延時功能與第一級相似，區別在于先對下降沿進行延時，輸出上升沿，然后對上升沿進行延時輸出下降沿。第二級反相器的輸出作為編碼器的A信號，再次經過反相器反相則為/A信號。該方案可以對門電路上升閾值與下降閾值不相同和因溫度等因素引起的漂移有較好的補償作用，保證輸出脈寬與輸入脈寬相等。