CN103983695A - 一种无线非金属超声检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线非金属超声检测系统，所述系统包括超声检测主机、发射单元、接收单元，所述超声检测主机与发射单元、接收单元通过无线网络传输信号。所述检测系统舍弃了发射换能器与超声主机之间的信号连接线，通过将换能器与激励或接收电路及无线传输电路等封装成一体，形成独立的发射单元、接收单元，与负责控制信号采集、显示、存储的超声检测主机形成一个系统，避免因传输线而产生的信号衰减、噪音现象，使信号发射性能更好，检测距离更长。所述检测系统能够根据实际需要进行无限拓展，实现全方位的检测，避免因检测系统庞大而增加检测主机的体积，在提高检测效率的同时也增强了检测系统的便携性，提高了测试人员的工作效率。

Description

一种无线非金属超声检测系统

技术领域

本发明涉及检测系统，尤其涉及一种无线非金属超声检测系统。

现有技术

目前的非金属超声检测系统一般包括超声检测主机、发射及接收换能器、信号线等机构，主要用于检测混凝土的强度、裂缝深度、混凝土匀质性、损伤层厚度、混凝土厚度、桩身完整性、结构内部缺陷、钢管混凝土内部缺陷。但现有的非金属超声检测系统主要存在以下两方面缺陷：(1)发射、接收换能器与主机之间均采用信号线连接，由于信号线的长度越大带来的噪声也越大，而且信号线长度越大信号衰减也越大，所以当检测距离小但横向尺寸很大的板类构件或无法短距离走线的结构体，例如：在对楼的两个单元之间的墙体进行对测时，信号线的布线就成为棘手的事情，而且测试时需要在在收、发换能器上连线，测试结束后需要收线，也大大增加了工作时间，降低了测试人员的工作效率；(2)发射换能器的激励电路、超声信号的接收电路、同步电路、电源的管理、信号的调整电路、模数转换电路等均在超声检测主机内部，如果要实现多个通道的信号采集，则电路的复杂程度增加、规模增大，势必导致仪器的体积也会相应增大，从而对仪器的便携性产生影响。

如现有技术中，公开号：202631484U，名称：非金属超声检测仪，该实用新型公开了一种非金属超声检测仪，包括ARM处理器、电源管理模块以及外围电路；外围电路包括与ARM处理器连接且接受启动测量命令的现场可编程门阵列FPGA电路、接在FPGA电路的发送控制信号启动高压发射脉冲端与FGPA电路内部SRAM之间的接收放大和ADC转换电路、与FGPA电路连接的高压发射模块；所述外围电路还包括与ARM处理器分别连接的LCD液晶屏、触摸屏、按键输入、USB接口和语音接口。但该实用新型不涉及解决超声发射信号因传输线而产生的衰减、噪音等问题。

又如现有技术中，公开号：201819901U，名称：多功能非金属超声波检测仪，该实用新型公开了一种多功能非金属超声波检测仪,该测试仪器由工业级计算机(如PC104工控计算机等)处理单元(1)、高压发射电路(2)、机械回弹仪(3)、超声发射换能器(4)、超声接收换能器(5)、放大电路(6)、AD转换(7)、显示模块(8)、传输模块(9)、实时时钟模块(10)组成。但该实用新型未涉及如何根据需求控制检测系统体积，以增强其便携性，提高工作效率的技术。

因此，现有技术中缺乏一种非金属检测系统，既能够解决由于使用信号线连接发射、接收器与主机带来的信号线布线、信号衰减及噪音的问题，又能够使检测系统具备多电路多通道信号采集功能，并根据实际测试需求控制测试系统的体积，使其方便携带，提高测试时的工作效率。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供一种无线非金属超声检测系统，通过将换能器与激励或接收电路及无线传输电路等封装成一体，形成独立的发射单元、接收单元，与负责控制信号采集、显示、存储的超声检测主机形成一个系统，所述系统能够根据实际需要进行无限拓展，实现全方位的检测，避免因检测系统庞大而增加检测主机的体积，在提高检测效率的同时也增强了检测系统的便携性，从而解决现有技术的缺陷。

为了实现上述目的，本发明所述采取的技术解决方案是：所述一种无线非金属超声检测系统，包括超声检测主机、发射单元、接收单元，所述超声检测主机与发射单元、接收单元通过无线网络传输信号；

(一)所述超声检测主机由控制中心、电源管理模块、无线同步信号发射模块、无线数据接收模块、数据处理和显示及存储模块组成，所述控制中心分别与无线数据接收模块、数据处理和显示及存储模块双向连接，所述电源管理模块通过控制中心与无线同步信号发射模块相连接，所述控制中心内置有主板和核心板，所述主板和核心板相连接，所述存储模块由CPU、LCD、存储卡组成，所述CPU分别与LCD、存储卡相连接，所述电源管理模块内置有锂电池；

所述超声检测主机的工作原理为：

所述控制中心负责控制无线发射、接收及数据处理、显示和存储，所述无线同步信号发射模块负责将系统的同步信号可靠、实时地通过无线方式传给超声信号发射部分，所述无线数据接收模块负责接收由接收单元采集后通过无线方式传输过来的数据，所述数据处理和显示及存储模块负责对接收到的数据进行处理，然后显示在LCD上，最后存储在存储卡上，所述电源管理模块负责对锂电池充电，并给所述超声检测主机内部所有模块提供需要的电压；

将一台所述超声检测主机与3套或5套所述发射单元、接收单元配合使用，能够进行混凝土抗压强度的快速检测，一次完成一个测区所有测点的检测，无需像以前一样逐点进行检测，从而提高检测效率；还可以实现扇形扫测、CT扫描。

(二)所述发射单元由发射单元控制中心、无线同步信号接收模块、超声发射高压生成模块、超声信号发射换能器、发射触发脉冲单元、电源管理单元组成，所述发射单元控制中心分别与发射触发脉冲模块、无线同步信号接收模块相连接，所述发射触发脉冲模块通过发射高压生成模块与超声发射换能器相连接，所述发射单元控制中心内置有主板和核心板，所述主板和核心板相连接，所述电源管理单元内置有锂电池；

所述发射单元的工作原理为：

所述无线同步信号接收单元负责将系统的同步信号可靠、实时地接收并传给所述发射单元控制中心，所述发射单元控制中心产生触发脉冲，然后触发发射高压模块，以便获得理想的发射高压信号，所述超声发射换能器在发射高压的激励下产生测试用的超声信号，超声信号在被测物体中传播，然后被另一侧的接收换能器接收，所述发射单元电源管理模块负责对内置锂电池充电，并给发射单元内部所有模块提供需要的电压。

(三)所述接收单元由接收单元控制中心、无线同步信号接收模块、超声信号接收换能器、超声信号调理单元、超声信号A/D转换单元、数据无线传输模块、电源管理单元组成，所述接收单元控制中心分别与超声信号A/D转换单元、数据无线传输模块、超声信号调理单元双相连接，所述超声接收换能器通过所述信号调理模块与超声信号A/D转换单元相连接，所述接收单元控制中心与无线同步信号接收模块相连接，所述接收单元控制中心内置有主板和核心板，所述主板和核心板相连接，所述电源管理单元内置有锂电池；

所述接收单元的工作原理为：

所述接收单元控制中心为单片机，负责控制同步信号的接收、信号的采集、数据的传输，所述超声接收换能器负责接收由发射换能器发射并经过被测构件的超声信号，转换为电信号输出，所述超声信号调理单元负责将接收换能器输出的电信号调整到符合模数转换电路需求的电压信号，然后由模数转换电路转换为数字信号，所述无线同步信号接收模块负责接收超声检测主机发射的同步信号，触发信号等。所述接收单元电源管理单元负责对内置锂电池充电，并给接收单元内部所有模块提供需要的电压。

进一步的，所述无线同步信号接收模块采用电磁波电路单元，确保同步信号的实时接收、可靠传输；

进一步的，所述无线同步信号发射模块采用电磁波电路单元，确保同步信号的实时发送、可靠传输；

本发明所述一种无线非金属超声检测系统具有以下显著的有益效果：

1)超声发射信号不会因传输线而衰减。将发射换能器与高压激励电路等封装成一体，形成独立的发射单元，舍弃了发射换能器与超声主机之间的信号连接线，所以不会再有超长发射连接线衰减发射能量的现象，使仪器的超声信号发射性能更好，穿透能力更强，检测距离更长。

2)超声接收信号不会因传输线而带来噪声。将接收换能器与信号采集、调理电路等封装成一体，形成独立的接收单元，舍弃了接收换能器与超声主机之间的信号的连接线，所以不会再有超长接收连接线引入噪声及发射耦合干扰等现象，使仪器的超声接收指标更好，信噪比明显提高，对信号的分辨能力更强，检测的距离也更大。

3)简化了现场测试工作，提高了测试人员的工作效率。因为没有连接线，在测试时不需要在收、发换能器上连线，所以节省了测试前的准备(布线)、测试后的收尾(收线)等工作的时间，提高了测试人员的工作效率。

4)系统的可扩展性提高。由于超声检测主机、发射单元、接收单元均相互独立，能够根据实际检测的需要，一台超声检测主机可以配备多套发射、接收单元，实现多通道的超声检测系统，扩展起来非常方便，从而使得现阶段一些实现比较困难的检测方法(如：超声CT检测等)成为可能。

附图说明

图1为一种无线非金属超声检测系统的结构示意图；

图2为所述超声检测主机的结构示意图；

图3为所述接收单元的结构示意图；

图4为所述发射单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本发明所述一种无线非金属超声检测系统，包括超声检测主机、发射单元、接收单元，所述超声检测主机与发射单元、接收单元通过无线网络传输信号。

如图2所示，所述超声检测主机由控制中心、电源管理模块、无线同步信号发射模块、无线数据接收模块、数据处理和显示及存储模块组成，所述控制中心分别与无线数据接收模块、数据处理和显示、存储模块双向连接，所述电源管理模块通过控制中心与无线同步信号发射模块相连接，所述控制中心内置有主板和核心板，所述主板(图中未示)和核心板(图中未示)相连接，所述存储模块由CPU(图中未示)、LCD(图中未示)、存储卡(图中未示)组成，所述CPU分别与LCD、存储卡相连接，所述电源管理模块内置有锂电池(图中未示)；

如图3所示所述接收单元由接收单元控制中心、无线同步信号接收模块、超声信号接收换能器、超声信号调理单元、超声信号A/D转换单元、数据无线传输模块、电源管理单元(图中未示)组成，所述接收单元控制中心分别与超声信号A/D转换单元、数据无线传输模块、信号调理单元双相连接，所述超声接收换能器通过所述信号调理模块与超声信号A/D转换单元相连接，所述接收单元控制中心与无线同步信号接收模块相连接，所述接收单元控制中心内置有主板(图中未示)和核心板(图中未示)，所述主板和核心板相连接，所述电源管理单元内置有锂电池(图中未示)；

如图4所示，所述发射单元由发射单元控制中心、无线同步信号接收模块、超声发射高压生成模块、超声信号发射换能器、发射触发脉冲单元、电源管理单元(图中未示)组成，所述发射单元控制中心分别与发射触发脉冲模块、无线同步信号接收模块相连接，所述发射触发脉冲模块通过发射高压生成模块与超声发射换能器相连接，所述发射单元控制中心内置有主板和核心板，所述主板(图中未示)和核心板(图中未示)相连接，所述电源管理单元内置有锂电池(图中未示)。

如图2所示，所述超声检测主机的工作原理为：

所述控制中心负责控制无线发射、接收及数据处理、显示和存储，所述无线发射单元负责将系统的同步信号可靠、实时地通过无线方式传给超声信号发射部分，所述无线数据接收模块负责接收由接收单元采集后通过无线方式传输过来的数据，所述数据处理和显示及存储模块负责对接收到的数据进行处理，然后显示在LCD上，最后存储在存储卡上，所述电源管理模块负责对锂电池充电，并给所述超声检测主机内部所有模块提供需要的电压；

将一台所述超声检测主机与3套或5套所述发射单元、接收单元配合使用，能够进行混凝土抗压强度的快速检测，一次完成一个测区所有测点的检测，无需像以前一样逐点进行检测，从而提高检测效率；还可以实现扇形扫测、CT扫描。

如图3所示，所述接收单元的工作原理为：

所述接收单元控制中心为单片机，负责控制同步信号的接收、信号的采集、数据的传输，所述超声接收换能器负责接收由发射换能器发射并经过被测构件的超声信号，转换为电信号输出，所述超声信号调理单元负责将接收换能器输出的电信号调整到符合模数转换电路需求的电压信号，然后由模数转换电路转换为数字信号，所述无线同步信号接收模块负责接收超声检测主机发射的同步信号，触发信号等。所述接收单元电源管理单元负责对内置锂电池充电，并给接收单元内部所有模块提供需要的电压。

如图4所示，所述发射单元的工作原理为：

所述无线同步信号接收单元负责将系统的同步信号可靠、实时地接收并传给所述发射单元控制中心，所述发射单元控制中心产生触发脉冲，然后触发发射高压模块，以便获得理想的发射高压信号，所述超声发射换能器在发射高压的激励下产生测试用的超声信号，超声信号在被测物体中传播，然后被另一侧的接收换能器接收，所述发射单元电源管理模块负责对内置锂电池充电，并给发射单元内部所有模块提供需要的电压。

所述无线同步信号接收模块采用电磁波电路单元，确保同步信号的实时接收、可靠传输；所述无线同步信号发射模块采用电磁波电路单元，确保同步信号的实时发送、可靠传输。

本发明所述无线非金属超声检测系统属于非金属超声检测类仪器、仪表，能够用于对混凝土、陶瓷、复合材料、岩石等非金属材料进行超声波检测。

最后应说明的是：以上实施例仅说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种无线非金属超声检测系统，其特征在于：所述检测系统包括超声检测主机、发射单元、接收单元，所述超声检测主机与发射单元、接收单元通过无线网络传输信号。

2.根据权利要求1所述一种无线非金属超声检测系统，其特征在于：所述超声检测主机由控制中心、电源管理模块、无线同步信号发射模块、无线数据接收模块、数据处理和显示及存储模块组成，所述控制中心分别与无线数据接收模块、数据处理和显示及存储模块双向连接，所述电源管理模块通过控制中心与无线同步信号发射模块相连接，所述控制中心内置有主板和核心板，所述主板和核心板相连接，所述存储模块由CPU、LCD、存储卡组成，所述CPU分别与LCD、存储卡相连接，所述电源管理模块内置有锂电池。

3.根据权利要求1所述一种无线非金属超声检测系统，其特征在于：所述发射单元由发射单元控制中心、无线同步信号接收模块、超声发射高压生成模块、超声信号发射换能器、发射触发脉冲单元、电源管理单元组成，所述发射单元控制中心分别与发射触发脉冲模块、无线同步信号接收模块相连接，所述发射触发脉冲模块通过发射高压生成模块与超声发射换能器相连接，所述发射单元控制中心内置有主板和核心板，所述主板和核心板相连接，所述电源管理单元内置有锂电池。

4.根据权利要求1所述一种无线非金属超声检测系统，其特征在于：所述接收单元由接收单元控制中心、无线同步信号接收模块、超声信号接收换能器、超声信号调理单元、超声信号A/D转换单元、数据无线传输模块、电源管理单元组成，所述接收单元控制中心分别与超声信号A/D转换单元、数据无线传输模块、超声信号调理单元双相连接，所述超声接收换能器通过所述超声信号调理单元与超声信号A/D转换单元相连接，所述接收单元控制中心与无线同步信号接收模块相连接，所述接收单元控制中心内置有主板和核心板，所述主板和核心板相连接，所述电源管理单元内置有锂电池。

5.根据权利要求2所述一种无线非金属超声检测系统，其特征在于：所述控制中心负责控制无线发射、接收及数据处理、显示和存储，所述无线同步信号发射模块负责将系统的同步信号可靠、实时地通过无线方式传给超声信号发射部分，所述无线数据接收模块负责接收由接收单元采集后通过无线方式传输过来的数据，所述数据处理和显示、存储模块负责对接收到的数据进行处理，然后显示在LCD上，最后存储在存储卡上，所述电源管理模块负责对锂电池充电，并给所述超声检测主机内部所有模块提供需要的电压。

6.根据权利要求3所述一种无线非金属超声检测系统，其特征在于：所述无线同步信号接收模块负责将系统的同步信号可靠、实时地接收并传给所述发射单元控制中心，所述发射单元控制中心产生触发脉冲，然后触发发射高压模块，以便获得理想的发射高压信号，所述超声发射换能器在发射高压的激励下产生测试用的超声信号，超声信号在被测物体中传播，然后被另一侧的接收换能器接收，所述发射单元电源管理模块负责对内置锂电池充电，并给发射单元内部所有模块提供需要的电压。

7.根据权利要求4所述一种无线非金属超声检测系统，其特征在于：所述接收单元控制中心为单片机，负责控制同步信号的接收、信号的采集、数据的传输，所述超声接收换能器负责接收由发射换能器发射并经过被测构件的超声信号，转换为电信号输出，所述超声信号调理单元负责将接收换能器输出的电信号调整到符合模数转换电路需求的电压信号，然后由模数转换电路转换为数字信号，所述无线同步信号接收模块负责接收超声检测主机发射的同步信号，触发信号等。所述接收单元电源管理单元负责对内置锂电池充电，并给接收单元内部所有模块提供需要的电压。

8.根据权利要求2所述一种无线非金属超声检测系统，其特征在于：所述超声检测主机能够与3套以上发射单元、接收单元配合使用。

9.根据权利要求2所述一种无线非金属超声检测系统，其特征在于：所述无线同步信号发射模块采用电磁波电路单元，确保同步信号的实时发送、可靠传输。

10.根据权利要求3所述一种无线非金属超声检测系统，其特征在于：所述无线同步信号接收模块采用电磁波电路单元。