一種控制按壓大小的超聲波探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及超聲波檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種控制按壓大小的超聲波探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲檢測是工業(yè)上對金屬或非金屬進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)的常用方法，其原理是使用超聲波發(fā)射裝置和接收裝置，獲取高頻聲波信號(hào)在工件內(nèi)部的傳播情況，通過分析超聲波回波信號(hào)的幅度和形態(tài)、入射波和回波之間的傳播時(shí)間、聲波在材料中的衰減情況進(jìn)而判定工件內(nèi)部是否存在缺陷。
[0003]在實(shí)際的手動(dòng)超聲波檢測工作中，常會(huì)遇到對于同一缺陷、同一設(shè)備、同樣的耦合劑，由不同的操作者進(jìn)行檢測時(shí)，缺陷大小的評定結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生較大差異的情況，此種差異來源于不同操作人員用手按壓探頭的操作習(xí)慣不同，按壓的壓力越大，回波的波峰越高?！稛o損檢測》期刊2015年第37卷第6期74-76頁記載了:研究表明差異的大小會(huì)隨著探頭頻率的增加而增加，在使用5MHz、Φ 14mm的探頭對鋼鍛件進(jìn)行超聲檢測時(shí)，不同操作者的按壓力度會(huì)導(dǎo)致回波差異可高達(dá)4~6 dB，這種差異會(huì)給超聲檢測的結(jié)果判定帶來較大分歧。再者，超聲檢測時(shí)有經(jīng)驗(yàn)的操作者可通過控制按壓大小調(diào)整回波高度，即便在有監(jiān)理或委托方現(xiàn)場見證的情況下也可能存在舞弊的嫌疑。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型是針對以上問題，提供一種可顯示操作者按壓大小的超聲波探頭，規(guī)范和統(tǒng)一按壓大小，使不同操作者盡量得到相同的評定結(jié)果，提高評定結(jié)果的可靠性。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種控制按壓大小的超聲波探頭，包括設(shè)于殼體內(nèi)部的壓電晶片與設(shè)于殼體外部的探頭信號(hào)輸出端連接，所述殼體的內(nèi)部由吸聲材料隔層分隔成上腔體與下腔體，所述壓電晶片位于下腔體并由吸聲材料填充;所述上腔體內(nèi)設(shè)有電路板，所述電路板通過連接線與所述探頭信號(hào)輸出端連接;所述殼體的頂端開孔，孔中內(nèi)嵌有壓電傳感器，所述壓電傳感器與所述電路板進(jìn)行電連接。
[0007]進(jìn)一步方案，所述上腔體內(nèi)設(shè)有微型電池，所述殼體外壁固設(shè)有信號(hào)燈和用于控制微型電池開關(guān)的電池開關(guān)，所述微型電池分別與電路板、壓電傳感器連接進(jìn)行供電;所述電路板輸出端與信號(hào)燈連接。
[0008]進(jìn)一步方案，所述電路板是由同相比例放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和DSP單片機(jī)組成；所述同相比例放大器的輸入端與壓電傳感器的輸出端連接，同相比例放大器的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端分別與所述DSP單片機(jī)、探頭信號(hào)輸出端連接，所述DSP單片機(jī)的輸出端與信號(hào)燈連接。
[0009]本實(shí)用新型中同相比例放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和DSP單片機(jī)均為已知市售產(chǎn)品，本申請中電壓放大器選用ZH4734 ;模數(shù)轉(zhuǎn)換器選用HX711。壓電傳感器感受到壓力后會(huì)輸出一個(gè)微弱的電壓信號(hào)給同相比例放大器，經(jīng)其放大電壓信號(hào)后進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，而輸出顯示在示波器屏幕上。同時(shí)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)傳給DSP單片機(jī)，DSP單片機(jī)控制信號(hào)燈的開、關(guān)。
[0010]本實(shí)用新型中通過壓電晶片、探頭信號(hào)輸出端負(fù)責(zé)正常的收、發(fā)超聲波信號(hào)功能，由壓電傳感器將壓電傳感器接收到的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過同相比例放大器放大后再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成表示相應(yīng)的壓力大小的數(shù)字信號(hào)，其單位可以是帕斯卡或牛頓。顯示壓力大小的信號(hào)可以由超聲波儀器讀出直接顯示在示波器屏幕上或者以安裝在殼體上的信號(hào)燈是否發(fā)光進(jìn)行判定，當(dāng)所施加壓力在約定的合理范圍值以內(nèi)時(shí)，信號(hào)燈發(fā)光;偏離合理范圍時(shí)，則信號(hào)燈不發(fā)光。
[0011]所以本實(shí)用新型的超聲波探頭可顯示并提醒操作者所施加的壓力是否得當(dāng)，降低了按壓不同所帶來的測量差異，有效消除對于評定結(jié)果的分歧;從而提高了檢測的準(zhǔn)確性和直觀性。另外，在超聲波檢測過程中，其操作過程及按壓力大小是可直接觀察的，從而方便監(jiān)督人員從旁見證，避免檢測過程中舞弊嫌疑。
【附圖說明】

[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0013]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)不意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型的電路原理框圖。
[00?5]圖中:1-探頭信號(hào)輸出端，2-殼體，3-連接線，4-電路板，5-壓電傳感器，6_微型電池，7-信號(hào)燈，8-電池開關(guān)，9-吸聲材料隔層，10-壓電晶片。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示一種控制按壓大小的超聲波探頭，包括設(shè)于殼體2內(nèi)部的壓電晶片10與設(shè)于殼體2外部的探頭信號(hào)輸出端I連接，所述殼體2的內(nèi)部由吸聲材料隔層9分隔成上腔體與下腔體，所述壓電晶片10位于下腔體并由吸聲材料填充;所述上腔體內(nèi)設(shè)有電路板4，所述電路板4通過連接線3與所述探頭信號(hào)輸出端I連接;所述殼體2的頂端開孔，孔中內(nèi)嵌有壓電傳感器5，所述壓電傳感器5與所述電路板4進(jìn)行電連接。
[0017]進(jìn)一步方案，所述上腔體內(nèi)設(shè)有微型電池6，所述殼體2外壁固設(shè)有信號(hào)燈7和用于控制微型電池6開關(guān)的電池開關(guān)8，所述微型電池6分別與電路板4、壓電傳感器5連接進(jìn)行供電;所述電路板4輸出端與信號(hào)燈7連接。
[0018]如圖2所示，電路板4是由同相比例放大器41、模數(shù)轉(zhuǎn)換器42和DSP單片機(jī)43組成；所述同相比例放大器41的輸入端與壓電傳感器5的輸出端連接，同相比例放大器41的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器42連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器42的輸出端分別與DSP單片機(jī)43、探頭信號(hào)輸出端
I連接，所述DSP單片機(jī)43的輸出端與信號(hào)燈7連接。
[0019]在進(jìn)行超聲波檢測前要先用超聲波探頭在標(biāo)準(zhǔn)試塊上進(jìn)行測量校準(zhǔn)后，再將超聲波探頭與超聲波儀器連接，打開電池開關(guān)8，操作者用手指按壓壓電傳感器5進(jìn)行校準(zhǔn)操作，壓電傳感器5檢測到壓力信號(hào)后轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳入電路板4，經(jīng)同相比例放大器41放大處理后傳入數(shù)模轉(zhuǎn)換器42中轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸出為壓力大小并顯示在超聲波儀器的顯示屏上。當(dāng)操作者做好相應(yīng)的基準(zhǔn)曲線時(shí)，記錄下操作者的平均按壓值大小a，并約定一個(gè)合理的壓力浮動(dòng)范圍匕％，設(shè)定當(dāng)按壓值介于a ±匕%之內(nèi)時(shí)，DSP單片機(jī)43輸出電流使信號(hào)燈7發(fā)光，當(dāng)按壓值偏離a ±匕%時(shí)，DSP單片機(jī)43不輸出電流使信號(hào)燈不7發(fā)光。
[0020]在現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際檢測工作中，將超聲波探頭與超聲波儀器連接好，打開電池開關(guān)8，操作者可憑經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)用力按壓超聲波探頭進(jìn)行檢測即可，當(dāng)在掃查檢測的過程中發(fā)現(xiàn)可疑的波峰時(shí)，先找到波峰最高處，再用手指按壓壓電傳感器5，并調(diào)整按壓的壓力大小使得壓力落入預(yù)定壓力范圍值a±b%內(nèi)，從而DSP單片機(jī)43輸出電流使信號(hào)燈7發(fā)光，再進(jìn)行仔細(xì)甄別判定，即可有效地避免評定分歧。同時(shí)信號(hào)燈是否發(fā)光也是旁觀者可見的，有利于見證方從旁見證。
[0021]所以，超聲波探頭在校準(zhǔn)好以后，即便是在不支持直接讀取壓力數(shù)據(jù)大小的超聲波儀器上，也可以只憑信號(hào)燈是否發(fā)光進(jìn)行使用，有效擴(kuò)大了本實(shí)用新型的使用范圍。
[0022]其他類型的超聲波探頭其下部的常規(guī)探頭結(jié)構(gòu)不變，在其上部增加相應(yīng)的壓電傳感器與電路板即可達(dá)到本實(shí)用新型的功效。
[0023]以上實(shí)施例并非僅限于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，所有基于本實(shí)用新型的基本思想而進(jìn)行修改或變動(dòng)的都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種控制按壓大小的超聲波探頭，包括設(shè)于殼體(2)內(nèi)部的壓電晶片(10)與設(shè)于殼體(2)外部的探頭信號(hào)輸出端(I)連接，其特征在于:所述殼體(2)的內(nèi)部由吸聲材料隔層(9)分隔成上腔體與下腔體，所述壓電晶片(10)位于下腔體并由吸聲材料填充;所述上腔體內(nèi)設(shè)有電路板(4)，所述電路板(4)通過連接線(3)與所述探頭信號(hào)輸出端(I)連接;所述殼體(2)的頂端開孔，孔中內(nèi)嵌有壓電傳感器(5)，所述壓電傳感器(5)與所述電路板(4)進(jìn)行電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于:所述上腔體內(nèi)設(shè)有微型電池(6)，所述殼體(2)外壁固設(shè)有信號(hào)燈(7)和用于控制微型電池(6)開關(guān)的電池開關(guān)(8)，所述微型電池(6)分別與電路板(4)、壓電傳感器(5)連接進(jìn)行供電;所述電路板(4)輸出端與信號(hào)燈(7)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于:所述電路板(4)是由同相比例放大器(41)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(42)和DSP單片機(jī)(43)組成;所述同相比例放大器(41)的輸入端與壓電傳感器(5)的輸出端連接，同相比例放大器(41)的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(42)連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(42)的輸出端分別與所述的DSP單片機(jī)(43)、探頭信號(hào)輸出端(I)連接，所述DSP單片機(jī)(43)的輸出端與信號(hào)燈(7)連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種控制按壓大小的超聲波探頭，包括設(shè)于殼體內(nèi)部的壓電晶片與設(shè)于殼體外部的探頭信號(hào)輸出端連接，所述殼體的內(nèi)部由吸聲材料隔層分隔成上腔體與下腔體，所述壓電晶片位于下腔體并由吸聲材料填充；所述上腔體內(nèi)設(shè)有電路板，所述電路板通過連接線與所述探頭信號(hào)輸出端連接；所述殼體的頂端開孔，孔中內(nèi)嵌有壓電傳感器，所述壓電傳感器與所述電路板進(jìn)行電連接。本實(shí)用新型的超聲波探頭降低了按壓不同所帶來的測量差異，有效消除對于評定結(jié)果的分歧；從而提高了檢測的準(zhǔn)確性和直觀性。
【IPC分類】G01L1/16, G01N29/24
【公開號(hào)】CN205384249
【申請?zhí)枴緾N201620073667
【發(fā)明人】王勇, 權(quán)福寶, 藍(lán)錦, 潘萬苗, 吳凱
【申請人】中國能源建設(shè)集團(tuán)安徽電力建設(shè)第二工程有限公司
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2016年1月26日