[實用新型]一種超聲波物理探測儀

有效

• 申請號: 201420667835.8
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN204101061U
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 張偉民;朱培民;饒建華
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01D5/48
• 分類號: G01D5/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于超聲波物理探測技術領域，尤其涉及一種超聲波物理探測儀。?

背景技術

在探月工程項目研究中，開展對月球月面和淺表構造調查，對于研究月面土壤結構和成份、分析月球表面有用元素、有用礦產和物質類型的分布有著重要意義，也有利于載人航天與探月工程中月面研究計劃的實施。特別是后續的月面活動和月球基地建設選址等，都需要借助探測儀器實現淺表地質構造成像和穩定性的研究，這是因為對月壤地質結構及成分的物理探測，必須在不破壞月壤原樣結構的前提條件下實施，即應該采取非侵入式的無損探測方法進行探測。以目前的技術現狀看，采用超聲波探測就是一種便于實現的非侵入式無損探測方式，對于研究探測月壤的結構、物性和厚度來說，采用超聲波無損探測方式也是一種比較理想的選擇。因此，研究開發一種可用于月球的超聲波物理探測儀就是十分必要的任務。有了超聲波物理探測儀就可以利用超聲波在介質中傳播時發生反射、能量吸收等特性，來完成探測月球表面月壤的結構、物性和厚度（月壤與基巖之間的分界面的埋深）等工作。?

發明內容

本實用新型的目的是為了今后能更好地開展對月球月面和淺表構造調查，而提供一種可用于月壤結構探測的便攜、功能強大而操作簡單，采集速度快、分辨率高、圖像顯示直觀，且對被測物無破壞、對人體無傷害的超聲波物理探測儀。?

為了實現上述目的，本實用新型采取的技術方案是：提供一種超聲波物理探測儀，至少包括機箱盒和電氣部分，所述的機箱盒設有機箱盒提手和側板、機箱盒頂板和后板、機箱盒底板與操作面板，在機箱盒底板上設有散熱孔，安裝有機箱盒底板座；所述的電氣部分安裝在機箱盒內，電氣部分含有主控單元、電源模塊、太陽能電池板陣列、太陽能聚焦集熱器、加熱器皿、溫度探測器、超聲發射裝置和超聲接收裝置，所述的主控單元設有嵌入式的微控制器模塊、顯示模塊、時鐘模塊、數據存儲模塊、數據通信模塊、用戶接口模塊，微控制器模塊與數據通信模塊互聯，微控制器模塊與顯示模塊、時鐘模塊、數據存儲模塊和用戶接口模塊以及電源模塊相連，太陽能電池板陣列為整個探測儀提供電能；所述溫度探測器與嵌入式微控制器連接，用于檢測該探測儀的工作溫度，并將溫度信息傳送給所述嵌入式微控制器；所述太陽能電池板陣列分別與電源模塊、太陽能聚焦集熱器連接，所述太陽能聚焦集熱器與加熱器皿連接，該加熱器皿接收來自嵌入式微控制器的控制信號進行探測儀環境溫度的提升操作；所述的超聲發射裝置設有與微控制器模塊順序連接的隔離模塊、驅動模塊、升壓模塊和發射超聲波換能器T；所述的超聲接收裝置設有與微控制器模塊順序連接的A/D轉換模塊、信號調理模塊、程控增益模塊、帶通濾波模塊、前級增益模塊、阻尼限幅模塊和接收超聲波換能器R。?

本實用新型所述的微控制器模塊采用ARM?Cortex-M3內核的處理器STM32F103VET，作為整個系統的控制核心，時鐘模塊采用微控制器STM32F103VET片內RTC作為實時時鐘控制模塊，實現儀器系統的正常計時功能；顯示模塊采用TFT液晶顯示屏，作為探測儀的顯示界面；數據存儲模塊采用SD卡存儲方式，實現對系統檢測數據的自動存儲；數據通信模塊采用的是USB通信方式，實現系統檢測數據與計算機終端軟件之間的傳輸；電源模塊采用電池與低壓差線性穩壓器，為整個系統提供所需電源電壓。?

本實用新型所述的超聲發射裝置中，微控制器發出的超聲波信號送到隔離模塊，隔離模塊采用磁耦隔離元件，實現超聲發射信號與微控制器之間的隔離；驅動模塊采用ADP3625集成驅動芯片，實現對MOSFET管的驅動；升壓模塊采用MOSFET管組成的推挽變換電路與脈沖變壓器，實現對脈沖信號的升壓，采用激勵發射超聲波換能器T發射超聲波。?

本實用新型所述的超聲接收裝置中，接收超聲波換能器R接收到的超聲波信號送到阻尼限幅模塊，阻尼限幅模塊采用二極管與穩壓管，實現對超聲回波信號中可能存在的高壓信號進行限幅，以保護后級回波接收電路；前級增益模塊采用AD8250帶可編程增益的儀表放大器，實現對回波信號的有效接收和前級增益控制；帶通濾波模塊采用高性能的運算放大器AD8099設計成的壓控電壓源二階帶通濾波器，實現對超聲回波信號中干擾信號的濾除；程控增益模塊采用多路復用器模擬開關ADG1604與運放AD8099相結合的方式，實現對超聲回波信號的自動增益控制；信號調理模塊采用OPA2335運放設計的信號差分變換電路，實現對超聲回波信號在A/D轉換前的電平變換；A/D轉換模塊采用系統微控制器STM32F103VET片內集成的12位A/D轉換器，實現對超聲回波信號的采樣。?