CN104568110B - 一种医用水听器声压灵敏度测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医用水听器声压灵敏度测试装置，包括下基础、液柱缸、振动台、上封盖、上基础和中空的变径支架。变径支架包括顶部圆柱、中部圆柱和底部圆柱；中部圆柱能在上封盖的中心通孔中轴向移动，中部圆柱与中心通孔之间设置有密封导向体；密封导向体包括外圆体和内圆体，外圆体的圆周上设有第一阵列槽，内圆体的圆周上设有第二阵列槽，第一阵列槽与第二阵列槽交错排列；顶部圆柱还通过管道与高压泵和真空泵相连接；底部圆柱的底壁或底部侧壁上设置有水听器固定夹具。采用上述结构后，能使液柱缸的气密封好，另外，能防止液柱缸发生侧翻，并能对液柱缸的轴向振动进行导向及限位；同时，水听器固定稳固，不易松脱，测试数据准确。

Description

一种医用水听器声压灵敏度测试装置

技术领域

本发明涉及一种医用超声检测用水听器的性能检测装置，特别是一种医用水听器声压灵敏度测试装置。

背景技术

水听器又称水下传声器，是把水下声信号转换为电信号的换能器。 其是利用材料的特性以及它与周围环境相互作用产生的种种调制效应，探测液体中压力、声音等信号的仪器。在民用领域，水听器可以通过检测水声信号进行石油勘探、海洋生物监测、海底考察等。在军事领域，水听器作为声纳系统的最前端，承担着探测敌方目标信号的作用。将水听器用于医学上，则可以用来检测医用超声设备中的超声，以测定这些超声值是否在安全的接收范围之内。

医疗超声的应用，是一种对超声声场的精确应用，从理论上说，这种应用首先要对医疗超声声场有着完整准确的描述和测量才行。但是，由于超声测量的特殊性和人体组织结构的复杂性，导致了对人体中超声声场的精确描述和测量都极其困难。

在这样的情况下，医疗超声的医学应用就走在了前面，并且取得了令世人注目的成绩，其诊断和治疗效果得到医学界的广泛认同。然而，在我们己经确定了医疗超声功效的情况下，

对其声学测量依然处在不成熟、不完善的阶段，己经远远不能同医疗超声的成功应用相比，可以说，在医疗超声的应用方面，医学家所做的贡献要大于声学家。如以前的声场空间测量采用螺杆驱动空间扫瞄方式，其精度和测量范围受限，远达不到IEC标准的要求。

众所周知，医用超声设备在疾病诊断与治疗时，为了保证诊断与治疗的效果，需要超声的图像清晰，然而，图像越清晰，诊断超声设备的输出声功率将越大，过大的超声输出功率将会对人体组织产生生物变化，甚至可能造成胎儿的畸形等。因此，既要保证安全，又要达到图像清晰和生物效应成了一对矛盾的主体。为了保障安全使用超声设备，行业内提出了医用超声设备所使用超声的安全阈值的问题。为此，利用水听器来对医用超声设备的超声声场进行评价，以确保临床应用中安全性的研究，变得越来越重要。

作为一种重要的装备，水听器必须保证良好的性能。因此，在水听器的生产、使用过程中都必须对其性能进行测试。而水听器的声压灵敏度和指向性的检测则是较为重要的被测指标。

传统的水听器声压灵敏度测试方法中，振动液柱法是一种比较常用的方法。该方法的原理是在振动台上安放一只液柱缸，在液柱缸中盛入液体，水听器悬挂于液体中。在液柱缸底部安装一只加速度计，用于测量液柱缸的加速度。当液柱缸随振动台一起振动时，水听器所在位置的声压发生变化，该声压可以由液柱高度、水听器深度以及液柱振动的加速度计算得出。从而可以得出水听器的灵敏度。也可采用比较法测试，将一只标准水听器和待测水听器放入液柱缸的同一深度，通过标准水听器测量声压，再计算出待测水听器的声压灵敏度(彭保进等，光纤水听器灵敏度测试研究，光子学报，vol. 34, pp. 1633-1638)。

2010年8月25日公开的申请号为201010033969.0的中国发明专利申请，其发明创造的名称为“一种水听器声压灵敏度测试装置”，其包括基础；安装于基础上的振动台，用于产生振动信号；安装于振动台上方的液柱缸，作为测试的容器；安装于基础上的水听器夹具，用于夹持待测水听器；安装于水听器夹具上的标准水听器，用于测量声压；以及连接液柱缸及基础的弹簧，用于调制液柱缸的工作状态并防止侧翻。所述振动台具有可移动部分，该可移动部分进一步通过一个法兰盘与液柱缸连接，以保证液柱缸的重心与振动台的振动方向重合。

上述水听器声压灵敏度测试装置，振动台功率小，体积小，可以通过更换不同性能的弹簧来调整振动台和液柱缸的工作特性。同时，还可以通过在液柱缸的周向均匀安装弹簧的方法防止液柱缸的侧翻。然而，上述水听器声压灵敏度测试装置，只能用来测试常压下的水听器声压灵敏度，对于不同静水压力下的水听器声压灵敏度，则无法进行测试。

2010年8月25日公开的申请号为201010033966.7的中国发明专利申请，其发明创造的名称为“一种水听器测试装置”，其包括基础；隔振台；安装于隔振台上的振动台，用于产生振动信号；安装于振动台上方的液柱缸，作为测试的容器；安装于液柱缸上的密封盖，用于对液柱缸进行密封；真空泵，用于使液柱缸内部产生真空状态；高压泵，用于使液柱缸内部产生高压状态；安装于基础上，并与液柱缸、真空泵、高压泵连通的管道，用于控制液柱缸内部的压力状态；安装于管道端部的水听器夹具，用于夹持待测水听器；安装于水听器夹具上的标准水听器，用于测量声压；第一阀，安装于管道上，用于控制真空泵与管道的联通状态；以及第二阀，安装于管道上，用于控制高压泵与管道的联通状态。

上述水听器测试装置，虽然解决了现有水听器不能进行髙压测试和本底噪声测试的技术问题，但仍然存在着如下不足：

1.上述管道与液柱缸的密封盖既要密封连接，还要与密封盖不断发生轴向的来回移动。使用一段时间后，管道与密封盖之间极易发生磨损，导致漏气等密封不良；另外，由于管道与密封盖之间磨损或摩擦大，管道的轴向会发生偏移，从而使待测水听器的位置发生变化，从而测试数据不准确。

2.水听器稳固性差，易松脱，影响测试的准确性。上述两个测试装置中，水听器均是通过细线绑在水听器夹具或用胶带粘贴在水听器夹具上，使用一段时间后，水听器便会容易松脱，从而影响测试数据的准确性。

3.液柱缸容易发生侧翻。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种医用水听器声压灵敏度测试装置，该测试装置能使液柱缸的气密封好，不易发生漏气现象，另外，能防止液柱缸发生侧翻，并能对液柱缸的轴向振动进行导向及限位；同时，水听器固定稳固，不易松脱，测试数据准确。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种医用水听器声压灵敏度测试装置，包括下基础、液柱缸、以及设置于下基础和液柱缸之间的振动台，所述液柱缸的顶部设置有能使液柱缸密封的上封盖，上封盖的正中心设置有中心通孔；所述液柱缸的上方设置有上基础，上基础上设置有中空结构的变径支架，该变径支架从上至下依次包括顶部圆柱、中部圆柱和底部圆柱；所述中部圆柱能在中心通孔中轴向移动，中部圆柱与中心通孔之间设置有密封导向体；该密封导向体包括外圆体和内圆体，外圆体的圆周上从外向内均匀开设有若干个呈辐射状的第一阵列槽，内圆体的圆周上从内向外开设有若干个呈辐射状的第二阵列槽，第一阵列槽与第二阵列槽交错排列，且第一阵列槽与第二阵列槽的长度均小于密封导向体的厚度；所述顶部圆柱和底部圆柱的外径均不小于中心通孔的直径；所述顶部圆柱还通过管道与高压泵和真空泵相连接；所述底部圆柱位于液柱缸内部，底部圆柱的底壁或底部侧壁上设置有水听器固定夹具。

所述水听器固定夹具为圆柱形套筒，该圆柱形套筒内设置有一个楔形块。

所述楔形块的外壁周向上均匀布置有若干个条状凹槽。

所述顶部圆柱的底部端面和底部圆柱的顶部端面上均设置有弹性材料层。

所述上封盖上设置有分别与真空泵和高压泵相连接的水压传感器。

所述振动台通过可移动部分和法兰盘与液柱缸固定连接。

所述振动台的外周均有设置有若干根弹簧，弹簧的一端与下基础固定连接，弹簧的另一端与法兰盘固定连接。

本发明采用上述结构后，具有如下有益效果:

1.上述中空的变径支架的设置，一方面，能使与高压泵及真空泵连接的管道，内置于变径支架的空腔内，从而避免管道直接与液柱缸的上封盖直接接触，防止管道的磨损，而导致的漏气。另外，变径支架的中部圆柱，能对液柱缸的轴向移动进行导向，而顶部圆柱和底部圆柱，则能对液柱缸的轴向振动位移进行限位，也即使待测水听器每次的测试深度保持一致。

2.上述密封导向体的设置，能对液柱缸与变径支架进行密封。上述密封导向体的内外直径可以变化，故及时有磨损发生，密封导向体的内外径也将自动变化，防止漏气现象的发生。

3.上述水听器固定夹具以及楔形块的设置，能使水听器固定稳固，不易松脱，测试数据准确。

附图说明

图1是本发明一种医用水听器声压灵敏度测试装置的结构示意图；

图2显示了图1中密封导向体的结构示意图。

其中有：10.上基础；21.顶部圆柱；22.中部圆柱；23.底部圆柱；30.水听器固定夹具；40.待测水听器；50.液柱缸；51.上封盖；60.密封导向体；61.外圆体；62.第一阵列槽；63.内圆体；64.第二阵列槽；70.振动台；71.可移动部分；72.法兰盘；73.弹簧80.下基础。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种医用水听器声压灵敏度测试装置，包括下基础80、液柱缸50、以及设置于下基础80和液柱缸50之间的振动台70。

液柱缸50的顶部设置有能使液柱缸60密封的上封盖51，上封盖51的正中心设置有中心通孔。

液柱缸50的上方设置有上基础10，上基础10上设置有中空结构的变径支架，该变径支架从上至下依次包括顶部圆柱21、中部圆柱22和底部圆柱23；中部圆柱22能在中心通孔中轴向移动，中部圆柱22与中心通孔之间设置有密封导向体60。

如图2所示，密封导向体60包括外圆体61和内圆体62，外圆体61的圆周上从外向内均匀开设有若干个呈辐射状的第一阵列槽62，内圆体62的圆周上从内向外开设有若干个呈辐射状的第二阵列槽64，第一阵列槽62与第二阵列槽64交错排列，且第一阵列槽62与第二阵列槽64的长度均小于密封导向体60的厚度。

上述密封导向体60的设置，能对液柱缸50与变径支架进行密封。上述密封导向体60的内外直径可以变化，故及时有磨损发生，密封导向体60的内外径也将自动变化，防止漏气现象的发生。

顶部圆柱21和底部圆柱23的外径均不小于中心通孔的直径。变径支架的中部圆柱22，能对液柱缸50的轴向移动进行导向，而顶部圆柱21和底部圆柱23，则能对液柱缸50的轴向振动位移进行限位，也即使待测水听器每次的测试深度保持一致。

顶部圆柱21还通过管道与高压泵211和真空泵212相连接。与高压泵211及真空泵212连接的管道，内置于变径支架的空腔内，从而避免管道直接与液柱缸50的上封盖51直接接触，防止管道的磨损，而导致的漏气。

上述底部圆柱23位于液柱缸50内部，底部圆柱23的底壁或底部侧壁上设置有水听器固定夹具30。水听器固定夹具30优选为圆柱形套筒，该圆柱形套筒内设置有一个楔形块，楔形块的外壁周向上均匀布置有若干个条状凹槽。水听器固定夹具30以及楔形块的设置，能使待测水听器固定稳固，不易松脱，测试数据准确。

进一步，顶部圆柱21的底部端面和底部圆柱23的顶部端面上均设置有弹性材料层，该弹性材料层，能提供缓冲作用。

进一步，上封盖51上设置有分别与真空泵212和高压泵211相连接的水压传感器，水压传感器能对液柱缸50内的静水压力进行检测，并将检测信息自动传递给真空泵212和高压泵211，从而自动对液柱缸50内的静水压力进行自动调节。

进一步，上述振动台70通过可移动部分71和法兰盘72与液柱缸50固定连接，振动台70的外周均有设置有若干根弹簧73，弹簧73的一端与下基础80固定连接，弹簧73的另一端与法兰盘72固定连接。可移动部分71和法兰盘72的设置，能使液柱缸50的中心与振动台70保持一致。另外，弹簧73的设置，能防止液柱缸50发生侧翻。

Claims (3)

1.一种医用水听器声压灵敏度测试装置，包括下基础、液柱缸、以及设置于下基础和液柱缸之间的振动台，其特征在于：所述液柱缸的顶部设置有能使液柱缸密封的上封盖，上封盖的正中心设置有中心通孔；所述液柱缸的上方设置有上基础，上基础上设置有中空结构的变径支架，该变径支架从上至下依次包括顶部圆柱、中部圆柱和底部圆柱；所述中部圆柱能在中心通孔中轴向移动，中部圆柱与中心通孔之间设置有密封导向体；该密封导向体包括外圆体和内圆体，外圆体的圆周上从外向内均匀开设有若干个呈辐射状的第一阵列槽，内圆体的圆周上从内向外开设有若干个呈辐射状的第二阵列槽，第一阵列槽与第二阵列槽交错排列，且第一阵列槽与第二阵列槽的长度均小于密封导向体的厚度；所述顶部圆柱和底部圆柱的外径均不小于中心通孔的直径；所述顶部圆柱还通过管道与高压泵和真空泵相连接；所述底部圆柱位于液柱缸内部，底部圆柱的底壁或底部侧壁上设置有水听器固定夹具；变径支架一方面能使与高压泵及真空泵连接的管道，内置于变径支架的空腔内，从而避免管道直接与液柱缸的上封盖直接接触，防止管道磨损而导致的漏气；变径支架的中部圆柱，能对液柱缸的轴向移动进行导向，而顶部圆柱和底部圆柱，则能对液柱缸的轴向振动位移进行限位，也即使待测水听器每次的测试深度保持一致；密封导向体能对液柱缸与变径支架进行密封；密封导向体的内外直径可以变化，当有磨损发生，密封导向体的内外径将自动变化，防止漏气现象的发生；所述水听器固定夹具为圆柱形套筒，该圆柱形套筒内设置有一个楔形块；所述楔形块的外壁周向上均匀布置有若干个条状凹槽；所述顶部圆柱的底部端面和底部圆柱的顶部端面上均设置有弹性材料层；所述上封盖上设置有分别与真空泵和高压泵相连接的水压传感器。

2.根据权利要求1所述的医用水听器声压灵敏度测试装置，其特征在于：所述振动台通过可移动部分和法兰盘与液柱缸固定连接。

3.根据权利要求2所述的医用水听器声压灵敏度测试装置，其特征在于：所述振动台的外周均有设置有若干根弹簧，弹簧的一端与下基础固定连接，弹簧的另一端与法兰盘固定连接。