專利名稱：一種教學(xué)用b型超聲波原理演示實驗儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物理學(xué)中B型超聲波原理方面的教學(xué)實驗儀器，尤其是一種教學(xué)用B型超聲波原理演示實驗儀。
背景技術(shù)：
用超聲波對被測物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行無損檢測是一種新型的技術(shù)，尤其是能對二維切面圖像進行掃描并用輝度調(diào)制顯示或彩色調(diào)制顯示的普通B型超聲波診斷儀、彩色超聲波診斷儀及各種B型超聲波檢測儀等醫(yī)療和工業(yè)檢測的設(shè)備都很多。但專門用于教學(xué)原理講解的B型超聲波類的實驗儀器市場上卻都沒有，市場上只有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴的真正的B型超聲波類的儀器。為了彌補在這方面教學(xué)實驗儀器的不足，本發(fā)明提出了一種教學(xué)用的B型超聲波原理演示實驗儀，通過相對簡單實驗裝置可以使學(xué)生直觀地了解比較復(fù)雜的B型超聲波成像的原理，從而對促進實驗教學(xué)和科研的發(fā)展具有積極的意義。

發(fā)明內(nèi)容
用一個有機玻璃的圓柱體水槽，在水槽中的水面以下浸放有待檢測的物體(該物體可以有比較復(fù)雜的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu))，再用一個安裝在由電腦控制、由伺服電機驅(qū)動的二維移動測量架上的專用的超聲探頭浸在水中向被測物體發(fā)射超聲波，通過二維移動測量架的上下左右的連續(xù)移動實現(xiàn)超聲探頭對被測物的二維移動掃描測量。再通過對超聲波在物體內(nèi)部由各部分密度不同的物質(zhì)所形成的各種回波的分析，經(jīng)計算機進行轉(zhuǎn)化后將各種不同回波的幅度信號變成輝度信號在計算機屏幕上顯示出來，由此就把被測物體內(nèi)部的較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)顯示出來，達(dá)到了 B型超聲波成像原理的教學(xué)目的。關(guān)于本教學(xué)用B型超聲波原理演示實驗儀的測量基本原理及主要設(shè)計思想分別敘述如下。B型超聲波成像的測量基本原理B型超聲波的英文名為(brightnessmodulation mode ultrasonic),意為輝度調(diào)制型顯示模式的超聲波。當(dāng)超聲波在相鄰兩種介質(zhì)結(jié)構(gòu)中傳輸時，因聲阻抗不同而在兩介質(zhì)界面會產(chǎn)生回波反射，B型超聲波就是將不同回波脈沖電信號放大后轉(zhuǎn)化為亮度隨信號的強弱而變化的亮塊，以此來表示不同的介質(zhì)結(jié)構(gòu)。同時，B型超聲發(fā)射的聲束采用對被測物連續(xù)移動掃描的形式，以構(gòu)成一幅二維切面聲像圖，然后測量者就可根據(jù)聲像圖所得之結(jié)果判斷被測物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的全貌。本教學(xué)用B型超聲波原理演示實驗儀的主要設(shè)計思想是把普通的、相對復(fù)雜的B型超聲波成像儀器用比較簡單的裝置展示出來，展示的形式要盡量直觀，以便于教學(xué)。本發(fā)明所述的教學(xué)用B型超聲波原理演示實驗儀，其特征是該實驗儀包含有一個圓柱體的有機玻璃水槽及超聲探頭、特制的二維移動測量架、實驗用的被測物體、測量臺這幾個部分。所述的教學(xué)用B型超聲波原理演示實驗儀，其特征是所包含的特制的二維移動測量架由豎直移動尺和水平移動尺兩部分組合成，該兩個移動尺部分又分別和伺服步進電機一起構(gòu)成兩個獨立的移動控制系統(tǒng)，兩個伺服步進電機通過旋轉(zhuǎn)分別與兩個移動尺內(nèi)部的螺桿連接以帶動移動尺上的滑塊移動，并且這兩個伺服步進電機都是受電腦控制的。所述的教學(xué)用B型超聲波原理演示實驗儀，其特征是所包含的ニ維移動測量架上豎直移動尺和水平移動尺兩部分的組合方式為豎直移動尺被安裝在水平移動尺的滑塊上，而超聲探頭則安裝在豎直移動尺的滑塊上。所述的教學(xué)用B型超聲波原理演示實驗儀，其特征是所包含的特制的ニ維移動測量架的水平移動尺是架在圓柱體的有機玻璃水槽上沿的滑塊上的。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的主要技術(shù)方案是設(shè)計ー個圓柱體的有機玻璃水槽和ー個特制的ニ維移動測量架，安裝在ニ維移動測量架的豎直移動尺上的超聲探頭和被測物體一起浸沒在圓柱體的有機玻璃水槽的水面以下，通過超聲探頭在向被測物體發(fā)射超聲波的同時，水平伺服步進電機和豎直伺服步進電機可帶動超聲探頭在ニ維平面上做連續(xù)移動測量以獲取被測物體的ニ維切面聲像圖。本發(fā)明的有益效果是，通過相對簡單的實驗裝置可以使學(xué)生直觀地了解比較復(fù)雜的B型超聲波成像的原理，從而對促進實驗教學(xué)和科研的發(fā)展具有積極的意義。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進ー步說明。圖1是本教學(xué)用B型超聲波原理演示實驗儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是ニ維移動測量架上的水平移動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是ニ維移動測量架上的豎直移動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1中1.圓柱 體的有機玻璃水槽；2. ニ維移動測量架上的水平移動尺；3.ニ維移動測量架上的豎直移動尺；4.水平移動尺上的滑塊；5.豎直移動尺上的滑塊；6.圓柱體的有機玻璃水槽上沿的滑塊；7.超聲探頭的連桿；8.超聲探頭；9.被測物體；10.安放被測物體的載物臺；11.水平伺服步進電機；12.水平移動尺上的包括有信號傳輸線和電機控制線的電纜；13.豎直伺服步進電機；14.豎直移動尺上的包括有信號傳輸線和電機控制線的電纜。在圖2中所示的是水平移動控制系統(tǒng)，其中2. ニ維移動測量架上的水平移動尺；4.水平移動尺上的滑塊；11.水平伺服步進電機；12.水平移動尺上的包括有信號傳輸線和電機控制線的電纜。在圖3中所示的是豎直移動控制系統(tǒng)，其中3. ニ維移動測量架上的豎直移動尺；5.豎直移動尺上的滑塊；7.超聲探頭的連桿；8.超聲探頭；13.豎直伺服步進電機；14.豎直移動尺上的包括有信號傳輸線和電機控制線的電纜。
具體實施例方式在圖1中，將超聲探頭(8)通過超聲探頭的連桿(7)安裝在豎直移動尺的滑塊(5)上，再將豎直移動尺(3)安裝在水平移動尺上的滑塊(4)上，水平移動尺(2)則架在圓柱體的有機玻璃水槽上沿的滑塊(6)上。當(dāng)圓柱體的有機玻璃水槽(I)有水吋，超聲探頭(8)和安放被測物體的載物臺(10)上的被測物體(9) 一起浸沒在水中。測量時由電腦控制水平伺服步進電機(11)和豎直伺服步進電機(13)使超聲探頭(8)對被測物體(9)在ニ維平面上做連續(xù)移動測量。此外，根據(jù)需要還可以通過推動有機玻璃水槽上沿的滑塊(6)，使二維移動測量架的水平移動尺(2)及上面的豎直移動尺(3)、超聲探頭(8)—起圍繞被測物體轉(zhuǎn)動。測量所得信號經(jīng)水平移動尺上的包括有信號傳輸線和電機控制線的電纜(12)和豎直移動尺上的包括有信號傳輸線和電機控制線的電纜(14)傳輸?shù)诫娔X中去進行分析。在圖2中，水平移動尺上的滑塊(4)是受水平移動尺(2)內(nèi)部的螺桿控制的，當(dāng)水平伺服步進電機(11)轉(zhuǎn)動時通過水平移動尺(2)內(nèi)部的螺桿帶動滑塊(4)沿水平方向移動。在圖3中，豎直移動尺上的滑塊(5)是受豎直移動尺(3)內(nèi)部的螺桿控制的，當(dāng)豎直伺服步進電機(13)轉(zhuǎn)動時通過豎直移動尺(3)內(nèi)部的螺桿帶動滑塊(5)沿豎直方向移動，而超聲探頭(8)則通過超聲探頭的連桿(7)被安裝在滑塊(5)上，隨滑塊(5)及豎直移動尺(3 ) —起作二維平行移動。
權(quán)利要求
1.一種教學(xué)用B型超聲波原理演示實驗儀，其特征是該教學(xué)用B型超聲波原理演示實驗儀包含有一個圓柱體的有機玻璃水槽及超聲探頭、特制的二維移動測量架、實驗用的被測物體、測量臺這幾個部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教學(xué)用B型超聲波原理演示實驗儀，其特征是所包含的特制的二維移動測量架由豎直移動尺和水平移動尺兩部分組合成，該兩個移動尺部分又分別和伺服步進電機一起構(gòu)成兩個獨立的移動控制系統(tǒng)，兩個伺服步進電機通過旋轉(zhuǎn)分別與兩個移動尺內(nèi)部的螺桿連接以帶動移動尺上的滑塊移動，并且這兩個伺服步進電機都是受電腦控制的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教學(xué)用B型超聲波原理演示實驗儀，其特征是所包含的二維移動測量架上豎直移動尺和水平移動尺兩部分的組合方式為豎直移動尺被安裝在水平移動尺的滑塊上，而超聲探頭則安裝在豎直移動尺的滑塊上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學(xué)用B型超聲波原理演示實驗儀，其特征是所包含的特制的二維移動測量架的水平移動尺是架在圓柱體的有機玻璃水槽上沿的滑塊上的。
全文摘要
一種教學(xué)用B型超聲波原理演示實驗儀，設(shè)計一個圓柱體的有機玻璃水槽和一個特制的二維移動測量架，安裝在二維移動測量架的豎直移動尺上的超聲探頭和被測物體一起浸沒在圓柱體的有機玻璃水槽的水面以下，通過超聲探頭在向被測物體發(fā)射超聲波的同時，水平伺服步進電機和豎直伺服步進電機可帶動超聲探頭在二維平面上做連續(xù)移動測量以獲取被測物體的二維切面聲像圖。
文檔編號G09B23/14GK103035156SQ20121045944
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者錢仰德, 周紅兵 申請人:江蘇慧碩科教儀器有限公司