CN110267368B - 一种超声探头用预热方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声探头技术领域，且公开了一种超声探头用预热方法，该超声探头用预热方法通过检测探头内的温度来确认预热是否完成，预热时探头内的温度一直处变化，热变形材料一直受热继续变形，进而带动转板一始终旋转，挡板也就会一直挡着球体，只要达到了正确的工作温度，探头内的就会有一个温度不变化的状态，以此来确认预热完成，预热效果更好。

Description

一种超声探头用预热方法

技术领域

本发明涉及超声探头技术领域，具体为一种超声探头用预热方法。

背景技术

超声波传感器只有预热后才能被配置和操作，在从冷启动到正常工作温度过程中会出现预热漂移，即当一个传感器通电后，单一的元器件由于温度升高，会导致周围的空气和其他的元器件都升温，从而产生温度波动，直到所有组件都在正确的工作温度下稳定下来之后才可以进行检测，否则会影响到测量的准确性。

目前超声波传感器的探头普遍采用定时的方法来进行预热，将探头预热一段时间后，就认为探头已达到了正确的工作温度，但是这种方法还存在一些问题，在实际使用过程中，超声探头并不是与外界完全隔离的，探头的内部温度会受到外部环境的影响，当外部环境温度过高或者过低时，也会使得探头内部组件的温度发生变化，因此，探头在加热到正确的工作温度时，所需要的时间肯定也会不同，而现有的定时预热方法显然无法适应这一情况，就会导致探头经过固定时间的预热后，探头的实际温度比正确的工作温度偏高或者偏低，进而导致超声探头的测量结果出现较大的偏差。

发明内容

解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种超声探头用预热方法，具备可利用探头内的温度达到正确温度时会有一个短暂的温度不变化的状态，来确认预热完成，避免了加热时间过长或过短的现象，预热效果更好等优点，解决了一般的超声探头采用定时预热的方法，由于探头的初始温度不同，导致存在预热结束后，探头温度过高或过低的问题。

(二)技术方案

为实现上述可利用探头内的温度达到正确温度时会有一个短暂的温度不变化的状态，来确认预热完成，避免了加热时间过长或过短的现象，预热效果更好的目的，本发明提供如下技术方案：

一种超声探头用预热设备，包括壳体，所述壳体的内部固定连接有固定座，所述固定座的内底壁上放置有球体，所述固定座的内部开设有与球体对应的滑道，所述滑道上活动铰接有门板，所述固定座的底部活动插接有挡板，所述固定座的内部且位于挡板的右侧设置有按钮开关，所述壳体的内部且位于挡板的下方转动连接有转轴，所述转轴的外侧固定套接有转板一，所述转板一的外侧活动铰接有均匀分布的顶杆，所述壳体的内部固定连接有固定轴，所述固定轴的外侧转动套接有转板二，所述转板二的右侧固定连接有与球体对应的撞板，所述壳体的内部且位于固定座的正面固定连接有热变形材料，所述热变形材料的右侧固定连接有齿条板，所述壳体的内部固定连接有与齿条板对应的导轨，所述导轨上固定安装有与齿条板对应的位移传感器，所述固定轴的外侧活动套接有与齿条板对应的齿轮，所述齿轮与转板二之间安装有发条组件，所述热变形材料和齿条板之间安装有滚珠式压力放大器和杠杆组件。

优选的，所述滑道为闭合型通道，滑道的左段底部为斜坡段，滑道的右段底部开设有与球体对应的通孔，使得撞板撞击到球体时，球体可以沿着滑道滚动一圈后沿着斜坡重新落在通孔上。

优选的，所述门板与固定座的连接关系为单向铰接，使得门板只能向右旋转打开。

优选的，所述挡板上设置有限位块，以避免挡板从固定座内脱离。

优选的，所述按钮开关与超声探头上的预热指示组件电连接。

优选的，所述热变形材料的左端固定安装在壳体上，且热变形材料的正面和背面均安装有限位板，使得热变形材料受热伸缩变形时，只能在右侧来回移动。

优选的，所述齿条板上设置有与齿轮对应的齿条段，齿条板向右移动时，与齿轮先接触后分离。

优选的，所述位移传感器与转轴的驱动电机通过导线电连接，当位移传感器检测到齿条板的移动速度为零后，立即切断驱动电机的旋转。

优选的，所述发条组件包括发条上紧旋钮和发条主体，且发条上紧旋钮与齿轮固定连接，发条主体与转板二固定连接，使得齿轮旋转时，会对发条组件上紧蓄能，发条组件释放能量的时候会带动转板二快速旋转。

优选的，所述滚珠式压力放大器包括外壳、输入压力块、固定块、输出压力块和中间滚珠。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种超声探头用预热设备，具备以下有益效果：

1、该超声探头用预热设备，预热过程中，热变形材料受热变形，通过转板二带动撞板将球体击飞，通过转板一带动挡板上移挡住球体，只要探头处于还未达到正确温度的预热过程中，探头内的各组件温度不相同，探头内的温度就会一直处于变化的过程中，热变形材料一直受热继续变形，进而带动转板一始终旋转，挡板也就会一直挡着球体，当预热完成时，探头内的各组件温度都相同，此时探头内的温度会有一个没有变化的短暂平衡状态，热变形材料也就不再变形，挡板因此下落，球体落回到初始位置时会挤压到按钮开关，从而提示或者结束预热。

2、该超声探头用预热设备，和一般的定时预热相比，该设备通过检测探头内的温度来确认预热是否完成，这种预热方法和探头的初始温度无关，只要达到了正确的工作温度，探头内的就会有一个温度不变化的状态，利用这个温度恒定点来确认预热完成，避免了定时加热时，由于探头的初始温度不同，而导致定时预热后，探头温度过低或过高的现象，预热效果更好。

附图说明

图1为本发明仰视剖视图；

图2为本发明图1中A-A方向剖视图；

图3为本发明图1中B-B方向剖视图；

图4为本发明图1中C-C方向剖视图；

图5为本发明图2中D部分放大图；

图6为本发明图3中E部分放大图；

图7为本发明升温过程状态图；

图8为本发明滚珠式力放大器结构图。

图中：1壳体、2固定座、3球体、4滑道、5门板、6挡板、7按钮开关、8转轴、9转板一、10顶杆、11固定轴、12转板二、13撞板、14热变形材料、15齿条板、16导轨、17位移传感器、18齿轮、19发条组件、20滚珠式力放大器、2001外壳、2002输入压力块、2003固定块、2004输出压力块、2005中间滚珠、21杠杆组件。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，一种超声探头用预热设备，包括壳体1，壳体1的内部固定连接有固定座2，固定座2的内底壁上放置有球体3，固定座2的内部开设有与球体3对应的滑道4，滑道4上活动铰接有门板5，固定座2的底部活动插接有挡板6，固定座2的内部且位于挡板6的右侧设置有按钮开关7，壳体1的内部且位于挡板6的下方转动连接有转轴8，转轴8的外侧固定套接有转板一9，转板一9的外侧活动铰接有均匀分布的顶杆10，壳体1的内部固定连接有固定轴11，固定轴11的外侧转动套接有转板二12，转板二12的右侧固定连接有与球体3对应的撞板13，壳体1的内部且位于固定座2的正面固定连接有热变形材料14，热变形材料14的右侧固定连接有齿条板15，壳体1的内部固定连接有与齿条板15对应的导轨16，导轨16上固定安装有有与齿条板15对应的位移传感器17，位移传感器采用Honeywell的BZ-2RMM22-A2位移传感器，固定轴11的外侧活动套接有与齿条板15对应的齿轮18，齿轮18与转板二12之间安装有发条组件19，热变形材料14和齿条板15之间安装有滚珠式压力放大器20和杠杆组件21。

其中，滑道4为闭合型通道，滑道4的左段底部为斜坡段，滑道4的右段底部开设有与球体3对应的通孔，使得撞板13撞击到球体3时，球体3可以沿着滑道4滚动一圈后沿着斜坡重新落在通孔上。

其中，门板5与固定座2的连接关系为单向铰接，使得门板6只能向右旋转打开。

其中，挡板6上设置有限位块，以避免挡板6从固定座2内脱离。

其中，按钮开关7与超声探头上的预热指示组件电连接。

其中，热变形材料14的左端固定安装在壳体1上，且热变形材料14的正面和背面均安装有限位板，使得热变形材料14受热伸缩变形时，只能在右侧来回移动。

其中，齿条板15上设置有与齿轮18对应的齿条段，齿条板15向右移动时，与齿轮18先接触后分离。

其中，位移传感器17与转轴8的驱动电机通过导线电连接，当位移传感器17检测到齿条板15的移动速度为零后，立即切断驱动电机的旋转。

其中，发条组件19包括发条上紧旋钮和发条主体，且发条上紧旋钮与齿轮18固定连接，发条主体与转板二12固定连接，使得齿轮18旋转时，会对发条组件19上紧蓄能，发条组件19释放能量的时候会带动转板二12快速旋转。

其中，滚珠式压力放大器20包括外壳2001、输入压力块2002、固定块2003、输出压力块2004和中间滚珠2005，输出压力块2004可将输入压力块2002受到的压力放大。

在使用时，初始状态下，如图2所示，壳体1与预热组件一起安装在超声探头的内部，用来检测超声探头的温度，固定座2呈垂直状态，球体3卡在固定座2右下角的通孔上，如图3所示，未加热前，热变形材料14处于收缩状态，齿条板15位于导轨16的靠左侧，齿条板15不与齿轮18接触。

在进行预热时，探头内的温度升高，热变形材料14受热变形向右伸长，并通过齿条板15带动齿轮18旋转，通过设置滚珠式力放大器20来将热变形材料14发生形变时较小的推动力给放大，通过杠杆组件21，利用杠杆原理来将热变形材料14受热时的较小形变给放大，位移传感器17检测到齿条板15的速度变化后，启动转轴8的驱动电机，带动转板一9旋转，在离心力的作用下，转板一9将顶杆10甩起来，顶杆10将挡板6向上顶起，使得挡板6插入到滑道4内部，齿条板15上齿条段带动齿轮18旋转后与齿轮18分离，齿轮18带动转板二12逆时针旋转(旋转的方向可通过齿轮组件来实现)，齿轮18旋转的过程中将发条组件19上紧蓄能，在齿条板15与齿轮18分离后，转板二12在发条组件19的带动下快速回转，使得撞板13快速撞击到球体3，将球体3击飞，球体3在沿着滑道4滚动的过程中，被挡板6阻挡住，不能落回到初始位置，通过这种结构设计，只要探头处于还未达到正确温度的预热过程中，探头内的各组件温度不相同，探头内的温度就会一直处于变化的过程中，热变形材料14一直受热继续变形，进而带动转板一9始终旋转，挡板6也就会一直挡着球体3，如图7所示，当预热完成时，探头内的各组件温度都相同，此时探头内的温度会有一个没有变化的短暂平衡状态，由于温度没有变化，热变形材料14也就不再变形，位移传感器17检测到齿条板15的速度为零后，立即切断转轴8的驱动电机，转板一9失去了驱动力停止旋转，顶杆10也就失去了离心力而向下落，挡板6随之下落，球体3失去阻挡，沿着斜坡落回到初始位置，在这个过程中，球体3会挤压到按钮开关7，从而提示或者结束预热，和一般的定时预热相比，该设备通过检测探头内的温度来确认预热是否完成，预热效果更好，这种预热方法和探头的初始温度无关，只要达到了正确的工作温度，探头内的就会有一个温度不变化的状态，利用这个温度恒定点来确认预热完成，避免了定时加热时，由于探头的初始温度不同，而导致定时预热后，探头温度过低或过高的现象。

另外，根据使用情况的变化，在预热时，固定座2也可能处于水平的位置，可将球体3设计为磁体球，并通过磁片吸附在固定座2的右下角处，滑道4的底壁上且位于挡板6的右侧也安装有磁片，撞板13将球体3击飞后，球体3沿着滑道4滚到挡板6的右侧，然后被挡板6挡住，在挡板6下落后，球体3在挡板6右侧磁片的吸力作用下继续右滚，并在惯性的作用下滚落到初始位置处，进而保证了无论探头处于什么位置状态，球体3都能正常的滚完一圈。

请参阅图8，滚珠式力放大器20的工作原理如下：

输入压力块2002可以在外壳2001上滑动，固定块2003和输出压力块2004都是固定的，中间滚珠2005置于输入压力块2002、固定块2003和输出压力块2004之间，输入压力块2002和固定块2003的斜面倾角分别为α和β，当用力F1推输入压力块2002时，输出压力块2004的输出力为F2，根据力的相互作用和力的分解原理可得出：

F2＝(1+cotα·cotβ)·F1

考虑各结构组件的摩擦因数，加入摩擦系数f，可得出公式：

F2＝{(1+f^2)/(1-f^2+2f·tgβ)}(1+cotα·cotβ)·F1

如果放大器中各结构都采用钢材材料，钢与钢的摩擦系数一般取0.1，采取了润滑措施后，可极大的降低摩擦系数，可降低到f＝0.05时，当α＝10°，β＝65°时，代入公式，可得出F2＝11F1，即将输入端的力放大了11倍，由此可以看出，滚珠式力放大器可以有效的将较小的输入力给放大。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种超声探头用预热方法，其特征在于：将热变形材料设置在待预热区域；未预热时，热变形材料不变形；预热过程中，通过待预热区域的温度变化使热变形材料产生变形，热变形材料产生的变形力通过放大装置输出到齿条板上驱动齿条板移动，齿条板的移动驱动球体滚入通道，同时，设置位移传感器检测齿条板的移动，当齿条板处于移动状态时，驱动电机旋转，电机旋转带动挡板向上运动，挡住球体防止其落下；当预热完成时，探头内的各组件温度都相同，此时探头内的温度会有一个没有变化的短暂平衡状态，由于温度没有变化，热变形材料也就不再变形，位移传感器检测到齿条板的速度为零后，立即切断电机的旋转，挡板向下运动，球体失去阻挡，沿着通道滚动，在这个过程中，球体会挤压到按钮开关，按钮开关从而提示或者结束预热。

2.根据权利要求1所述的一种超声探头用预热方法，其特征在于：包括壳体（1），所述壳体（1）的内部固定连接有固定座（2），所述固定座（2）的内底壁上放置有球体（3），所述固定座（2）的内部开设有与球体（3）对应的滑道（4），所述固定座（2）的底部活动插接有挡板（6），所述固定座（2）的内部且位于挡板（6）的右侧设置有按钮开关（7），所述壳体（1）的内部且位于挡板（6）的下方转动连接有转轴（8），所述转轴（8）的外侧固定套接有转板一（9），所述转板一（9）的外侧活动铰接有均匀分布的顶杆（10），所述壳体（1）的内部固定连接有固定轴（11），所述固定轴（11）的外侧转动套接有转板二（12），所述转板二（12）的右侧固定连接有与球体（3）对应的撞板（13），所述壳体（1）的内部且位于固定座（2）的正面固定连接有热变形材料（14），所述热变形材料（14）的右侧固定连接有齿条板（15），所述壳体（1）的内部固定连接有与齿条板（15）对应的导轨（16），所述导轨（16）上固定安装有与齿条板（15）对应的位移传感器（17），所述固定轴（11）的外侧活动套接有与齿条板（15）对应的齿轮（18），所述齿轮（18）与转板二（12）之间安装有发条组件（19），所述热变形材料（14）和齿条板（15）之间安装有滚珠式压力放大器（20）和杠杆组件（21）；所述滚珠式压力放大器（20）包括外壳（2001）、输入压力块（2002）、固定块（2003）、输出压力块（2004）和中间滚珠（2005）。

3.根据权利要求2所述的一种超声探头用预热方法，其特征在于：所述滑道（4）为闭合型通道，滑道（4）的左段底部为斜坡段，滑道（4）的右段底部开设有与球体（3）对应的通孔。

4.根据权利要求2所述的一种超声探头用预热方法，其特征在于：所述挡板（6）上设置有限位块。

5.根据权利要求2所述的一种超声探头用预热方法，其特征在于：所述按钮开关（7）与超声探头上的预热指示组件电连接。

6.根据权利要求2所述的一种超声探头用预热方法，其特征在于：所述热变形材料（14）的左端固定安装在壳体（1）上，且热变形材料（14）的正面和背面均安装有限位板。

7.根据权利要求2所述的一种超声探头用预热方法，其特征在于：所述齿条板（15）上设置有与齿轮（18）对应的齿条段。

8.根据权利要求2所述的一种超声探头用预热方法，其特征在于：所述位移传感器（17）与转轴（8）的驱动电机通过导线电连接。

9.根据权利要求2所述的一种超声探头用预热方法，其特征在于：所述发条组件（19）包括发条上紧旋钮和发条主体，且发条上紧旋钮与齿轮（18）固定连接，发条主体与转板二（12）固定连接。

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