專利名稱：子午線輪胎缺陷的微波聚焦成像法檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種子午線輪胎內(nèi)缺陷的檢測(cè)裝置，屬于無(wú)損探傷的設(shè)備。
背景技術(shù)：
輪胎缺陷(橡膠層內(nèi)有氣泡或金屬夾雜物和簾線斷裂、偏歪等)的檢測(cè)對(duì)于提高汽車行駛的安全性、平穩(wěn)性和運(yùn)輸效率等具有重要的意義，目前子午線輪胎缺陷一般用X射線透視的方法檢驗(yàn)，該方法所用的設(shè)備成本高，設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用高，而且檢驗(yàn)中X射線對(duì)人體的危害性較大。2002年國(guó)外的學(xué)者Kim Y.J.提出一種微波聚焦成像法，該方法基于電磁補(bǔ)償和傅立葉散射原理，利用微波能夠探測(cè)物體內(nèi)部的各種缺陷，具有成本低、壽命長(zhǎng)、分辨率高、成像清晰、檢測(cè)精度高的優(yōu)點(diǎn)，但目前還沒(méi)有把微波聚焦成像法用于子午線輪胎缺陷檢測(cè)的報(bào)道。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種子午線輪胎缺陷的微波聚焦成像法檢測(cè)裝置，以克服目前輪胎缺陷的檢測(cè)裝置成本高、設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用高和對(duì)人體危害性較大的缺點(diǎn)。它由計(jì)算機(jī)、信號(hào)變換電路、信號(hào)放大電路、地址譯碼電路、微波發(fā)生器、若干個(gè)開(kāi)關(guān)、微波發(fā)射天線陣列微波接收天線陣列和顯示器組成，每個(gè)微波發(fā)射天線陣列由若干個(gè)排列成矩陣的微波發(fā)射天線組成，每個(gè)微波接收天線陣列由若干個(gè)排列成矩陣的微波接收天線組成，微波發(fā)射天線陣列與微波接收天線陣列相鄰設(shè)置并互成夾角，每個(gè)微波發(fā)射天線的輸入端分別通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)連接在微波發(fā)生器的輸出端上，每個(gè)微波接收天線的輸出端分別通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)連接在信號(hào)放大電路的輸入端上，微波發(fā)生器的輸出端和信號(hào)放大電路的輸出端分別連接信號(hào)變換電路的輸入端，信號(hào)變換電路的輸出端連接計(jì)算機(jī)的輸入端，計(jì)算機(jī)的顯示輸出端連接顯示器的輸入端，計(jì)算機(jī)的控制輸出端連接地址譯碼電路的輸入端，地址譯碼電路的輸出端分別連接在每個(gè)開(kāi)關(guān)的受控端上。
本實(shí)用新型工作時(shí)，把旋轉(zhuǎn)的被檢驗(yàn)輪胎同時(shí)貼近微波發(fā)射天線陣列和微波接收天線陣列，微波發(fā)生器發(fā)出6.5～50GHz的微波信號(hào)通過(guò)微波發(fā)射天線向輪胎發(fā)射，如果輪胎中有缺陷，微波在缺陷處發(fā)生散射，這種散射會(huì)被每個(gè)微波接收天線接收到。計(jì)算機(jī)按順序讓微波發(fā)射天線陣列中的微波發(fā)射天線輪流發(fā)射微波，微波接收天線陣列接收微波信號(hào)形成一組向量信號(hào)，每個(gè)向量信號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)微波接收天線，每列向量信號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)微波發(fā)射天線發(fā)射的微波，所有組別的向量信號(hào)通過(guò)信號(hào)放大和信號(hào)變換后，由計(jì)算機(jī)計(jì)算合成像點(diǎn)，從而確定輪胎內(nèi)缺陷的三維位置，進(jìn)行輪胎內(nèi)部的各種缺陷圖像的重新組合，并在顯示器中顯示出來(lái)。由于微波裝置的成本低于X射線裝置，對(duì)于人體的危害性小，易于防護(hù)，裝置的可靠性高、故障率低、壽命長(zhǎng)，因此克服了子午胎X射線檢測(cè)設(shè)備的缺點(diǎn)，而且對(duì)缺陷檢測(cè)清晰度高、綜合性能好，能夠有效實(shí)現(xiàn)鋼簾線子午胎這類具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的對(duì)象的無(wú)損探傷，也可以拓展應(yīng)用到非鋼絲簾線子午胎——芳綸簾線子午胎的無(wú)損探傷中。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2、圖3和圖4是微波聚焦成像法的原理示意圖，圖5是實(shí)施方式二中微波發(fā)射天線陣列7和微波接收天線陣列8的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是圖5的A-A剖視圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1具體說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式由計(jì)算機(jī)1、信號(hào)變換電路2、信號(hào)放大電路3、地址譯碼電路4、微波發(fā)生器5、若干個(gè)開(kāi)關(guān)6、微波發(fā)射天線陣列7、微波接收天線陣列8和顯示器9組成，每個(gè)微波發(fā)射天線陣列7由若干個(gè)排列成矩陣的微波發(fā)射天線7-1組成，每個(gè)微波接收天線陣列8由若干個(gè)排列成矩陣的微波接收天線8-1組成，微波發(fā)射天線陣列7與微波接收天線陣列8相鄰設(shè)置并互成夾角，每個(gè)微波發(fā)射天線7-1的輸入端分別通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)6連接在微波發(fā)生器5的輸出端上，每個(gè)微波接收天線8-1的輸出端分別通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)6連接在信號(hào)放大電路3的輸入端上，微波發(fā)生器5的輸出端和信號(hào)放大電路3的輸出端分別連接到信號(hào)變換電路2的輸入端，信號(hào)變換電路2的輸出端連接計(jì)算機(jī)1的輸入端，計(jì)算機(jī)1的顯示輸出端連接顯示器9的輸入端，計(jì)算機(jī)1的控制輸出端連接地址譯碼電路4的輸入端，地址譯碼電路4的輸出端分別連接在每個(gè)開(kāi)關(guān)6的受控端上。所述開(kāi)關(guān)6為可控的電子開(kāi)關(guān)。所述信號(hào)變換電路2選用惠普公司生產(chǎn)的HP8510C型號(hào)的網(wǎng)絡(luò)分析儀，該儀器能把45MHZ～50GHZ的微波信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)，供計(jì)算機(jī)使用。
本實(shí)用新型依據(jù)微波聚焦成像法的理論及其算法，通過(guò)處理微波接收天線陣列8收到的微波發(fā)射天線陣列7發(fā)射的微波經(jīng)輪胎缺陷散射后的散射場(chǎng)信號(hào)，來(lái)進(jìn)行輪胎內(nèi)部的各種缺陷圖像的重組，實(shí)現(xiàn)對(duì)批量生產(chǎn)子午線輪胎過(guò)程的生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行在線監(jiān)控，將不合格品從生產(chǎn)線中分離出來(lái)。微波聚焦成像法的特點(diǎn)是1)聚焦成像并不是真的將微波聚到一點(diǎn)，而是通過(guò)軟件(數(shù)字聚焦算子)，將每個(gè)天線的發(fā)射的微波折算到一點(diǎn)；2)發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)聚焦于同一點(diǎn)；3)聚焦成像法可用于二維和三維成像，三維成像時(shí)，天線陣列將是平面形狀的。4)聚焦成像法不需要以無(wú)缺陷時(shí)的檢測(cè)信號(hào)為參考量，它直接根據(jù)接收天線接收的散射場(chǎng)信號(hào)，合成缺陷點(diǎn)在聚焦點(diǎn)的像的場(chǎng)強(qiáng)值，直接得出缺陷的位置和形態(tài)，而不需要另外的辨識(shí)單元。5)它可以將有效成像區(qū)域中任何缺陷都呈現(xiàn)出來(lái)。6)接收天線陣列和發(fā)射天線陣列的天線單元數(shù)目可以不一樣，隨著二者數(shù)目增大，成像將越來(lái)越清晰。
下面結(jié)合圖2對(duì)微波聚焦成像的過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹如圖2所示，若干天線構(gòu)成兩組陣列天線分別用于發(fā)射信號(hào)和接受信號(hào)，通過(guò)軟件(數(shù)字聚焦算子)而不是用硬件，信號(hào)聚焦于被測(cè)物體內(nèi)部的一個(gè)點(diǎn)。這使系統(tǒng)能夠快速掃描該聚焦點(diǎn)和掃過(guò)包括大量測(cè)量點(diǎn)在內(nèi)的被測(cè)區(qū)域。使用這種雙聚焦方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射和接收陣列信號(hào)二者的聚焦，重構(gòu)映像的分辨率可以得到改善。
微波發(fā)射天線陣列7和微波接收天線陣列8使用二維結(jié)構(gòu)時(shí)如圖3所示，使用Nn×Nm個(gè)天線，Nn個(gè)組成發(fā)射陣列，Nm個(gè)組成接收陣列。對(duì)于一個(gè)指定的發(fā)射天線，接收陣列將進(jìn)行掃描，以獲得一個(gè)有Nm個(gè)元素構(gòu)成的列向量，因此對(duì)于Nn個(gè)發(fā)射天線，將形成一個(gè)Nn×Nm的測(cè)量矩陣。遵循電磁補(bǔ)償原理，被微波照射的物體例如斷絲或氣泡將引起等效電流密度重新分布，利用該電流密度，能夠?qū)ξ矬w進(jìn)行成像。重組算法是利用兩聚焦陣列的合成來(lái)形成每個(gè)像點(diǎn)，每個(gè)陣列所有元素都利用聚焦算子聚焦到唯一的焦點(diǎn)。聚焦算子可通過(guò)對(duì)由電流線產(chǎn)生的場(chǎng)的逆運(yùn)算來(lái)獲得，即由場(chǎng)到電流。
微波發(fā)射天線陣列7和微波接收天線陣列8使用三維結(jié)構(gòu)時(shí)如圖4所示，它是一個(gè)三維的物體(包括缺陷)成像系統(tǒng)。許多平面天線形成陣列，用來(lái)發(fā)射和接收信號(hào)。它們通過(guò)數(shù)字聚焦算子，聚焦到被測(cè)物體內(nèi)部的一點(diǎn)。重構(gòu)算法通過(guò)綜合兩組聚焦陣列(發(fā)射和接收)來(lái)形成每個(gè)像點(diǎn)。所有的天線單元都通過(guò)聚焦算子調(diào)整聚焦到唯一的焦點(diǎn)。物體的像通過(guò)一個(gè)Nt×Nr測(cè)量矩陣來(lái)獲得。這里Nt是指所有發(fā)射陣列的總數(shù)，Nr是指所有接收陣列的總數(shù)。這個(gè)Nt×Nr測(cè)量矩陣通過(guò)如下方法來(lái)獲得對(duì)于每一個(gè)被選中的天線單元，接收陣列進(jìn)行掃描，從而獲得由Nr個(gè)元素組成的一列向量。重復(fù)Nt次，即可形成測(cè)量矩陣。聚焦算子通過(guò)對(duì)由點(diǎn)電流源產(chǎn)生的場(chǎng)進(jìn)行逆運(yùn)算來(lái)獲得。
具體實(shí)施方式
二下面結(jié)合圖5和圖6具體說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是微波發(fā)射天線陣列7由八行八列共六十四個(gè)微波發(fā)射天線7-1組成，微波接收天線陣列8由八行八列共六十四個(gè)微波接收天線8-1組成，每個(gè)微波發(fā)射天線7-1和微波接收天線8-1都由相互間疊置的接地板21、絕緣層22、微帶線23和金屬反射板24組成，接地板21的上表面上沿其長(zhǎng)度方向開(kāi)有縫隙21-1，微帶線23垂直于縫隙21-1并設(shè)置在接地板21與絕緣層22之間，金屬反射板24設(shè)置在絕緣層22的下表面處。本實(shí)施方式工作時(shí)，微帶線23連接微波傳輸饋線，把通過(guò)微波傳輸饋線傳輸來(lái)的信號(hào)發(fā)射或把接收到的微波信號(hào)通過(guò)微波傳輸饋線輸送給計(jì)算機(jī)1，接地板21上開(kāi)有縫隙21-1，該縫隙21-1受微帶線中的能量激勵(lì)，金屬反射板24保證了微波的發(fā)射方向。本實(shí)施方式的微波發(fā)射天線7-1和微波接收天線8-1屬于微帶天線，它與常用的微波天線相比有如下優(yōu)點(diǎn)1)剖面薄，容易與被測(cè)輪胎的外圓表面共形；2)體積小，重量輕，成本低，易于大量生產(chǎn)。它利用開(kāi)在接地板上的縫隙21-1，微帶線對(duì)其饋電而向外輻射，具有低交叉極化的優(yōu)點(diǎn)，且將饋電網(wǎng)絡(luò)和輻射單元相對(duì)分離，從而把饋線對(duì)輻射方向圖的影響降到最小。絕緣層22也可以設(shè)置為空腔。
權(quán)利要求1.一種粉筆套，其特征是由一個(gè)套裝于粉筆(5)上的筆套(1)及其一端設(shè)置的固定環(huán)(2)組成，筆套(1)上設(shè)置固定環(huán)(2)的部分設(shè)有通過(guò)旋轉(zhuǎn)固定環(huán)(2)夾緊粉筆的夾槽(3)，同時(shí)筆套(1)的另一端設(shè)有便于手握的凸棱(4)。
專利摘要子午線輪胎缺陷的微波聚焦成像法檢測(cè)裝置，它涉及輪胎無(wú)損探傷裝置，它克服了目前輪胎缺陷的檢測(cè)裝置成本高、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高和對(duì)人體危害性較大的缺陷。它由計(jì)算機(jī)1、信號(hào)變換電路2、信號(hào)放大電路3、地址譯碼電路4、微波發(fā)生器5、開(kāi)關(guān)6、微波發(fā)射天線陣列7、微波接收天線陣列8和顯示器9組成，7與8相鄰設(shè)置并互成夾角，7的輸入端通過(guò)6連接在5的輸出端上，8的輸出端通過(guò)6連接在3的輸入端上，5和3的輸出端連接2的輸入端，2的輸出端連接1的輸入端，1的顯示輸出端連接9的輸入端，1的控制輸出端連接4的輸入端，4的輸出端連接在每個(gè)6的受控端上。本裝置的成本低、危害性小、檢測(cè)清晰度高。
文檔編號(hào)G01N22/00GK2837838SQ200520021958
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2005年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月16日
發(fā)明者王曉明 申請(qǐng)人:王曉明