CN111437630A - 一种用于超声扫描显微镜的去气泡设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于超声扫描显微镜的去气泡设备，包括水槽、检测装置、导轨机构、驱动装置、去气泡装置和控制装置；所述水槽为开口向上的箱体结构；所述检测装置处于所述水槽一侧的外部；所述导轨机构安装在所述水槽开口处一端且对应所述超声换能器远离所述检测装置一侧的位置，所述去气泡装置沿横向、纵向和竖向可滑动的安装在所述导轨机构上，所述驱动装置安装在所述导轨机构上并驱动所述去气泡装置滑动；所述去气泡装置设有滑动后对准超声换能器中的气泡再喷出耦合介质的喷管；所述控制装置分别通过控制线路连接所述驱动装置和所述去气泡装置。该去气泡设备不仅可以实现去除超声换能器下方的气泡，还能对超声换能器进行一定的清洗。

Description

一种用于超声扫描显微镜的去气泡设备

技术领域

本发明涉及超声扫描领域，具体涉及一种用于超声扫描显微镜的去气泡设备。

背景技术

超声扫描显微镜是一种通过超声换能器发射高频超声波传递到样品内部，在经过两种不同材质之间界面时，由于不同材质的声阻抗不同，对声波的吸收和反射程度的不同，进而采集的反射或者穿透的超声波能量信息或者相位信息的变化来检查样品内部出现的分层、裂缝或者空洞等缺陷，超声扫描显微镜按接收信息模式可分为反射模式与透射模式。按扫描方式分可分为C扫，B扫，X扫，Z扫，分焦距扫描，分频率扫描等多种方式。

目前，声波的传播需要一定的耦合介质，介质分子间距越小传播速度越快，扫描机构工作过程中，由于超声换能器的下方总是容易出现气泡，使得超声波的衰减强烈，从而对实验结果造成严重误差，或者无法进行的后果，实际操作过程中去气泡为手动冲去，繁琐且不易操作，并且不易观察是否清理完。

发明内容

综上所述，为克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于超声扫描显微镜的去气泡设备。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于超声扫描显微镜的去气泡设备，包括水槽、检测装置、导轨机构、驱动装置、去气泡装置和控制装置；所述水槽为开口向上的透明箱体结构，其内部放置有待去气泡的超声换能器；所述检测装置处于所述水槽一侧的外部并用于检测所述超声换能器中气泡的位置；所述导轨机构安装在所述水槽开口处一端且对应所述超声换能器远离所述检测装置一侧的位置，所述去气泡装置沿横向、纵向和竖向可滑动的安装在所述导轨机构上，所述驱动装置安装在所述导轨机构上并驱动所述去气泡装置在所述导轨机构上滑动；所述去气泡装置设有滑动后对准所述超声换能器中的气泡再喷出耦合介质的喷管；所述控制装置分别通过控制线路连接所述驱动装置和所述去气泡装置，进而先通过所述驱动装置来控制所述去气泡装置的滑动，并在所述喷管对准所述超声换能器中的气泡后再控制所述去气泡装置从所述喷管中喷出耦合介质。

本发明的有益效果是：不仅可以实现去除超声换能器下方的气泡，还能对超声换能器进行一定的清洗。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作如下进一步的改进：

进一步，所述检测装置包括CCD相机、定型软管和固定座；所述定型软管的上端固定连接所述CCD相机，其下端固定连接所述固定座；在所述固定座上设有将所述CCD相机拍摄的图像向外输出的USB接口，所述USB接口通过数据线连接显示屏。

采用上述进一步技术方案的有益效果为：检测出超声换能器下方气泡所在的位置。

进一步，所述导轨机构包括横向导轨、纵向导轨和竖直导轨；所述横向导轨有两个，其分别固定在所述水槽开口处一端的两侧；所述纵向导轨两端分别可横向滑动的安装在两个所述横向导轨上，所述竖直导轨可纵向滑动的安装在所述纵向导轨上，所述去气泡装置可竖向滑动的安装在所述竖直导轨上。

采用上述进一步技术方案的有益效果为：实现去气泡装置沿不同方向滑动时的导向。

进一步，所述驱动装置包括第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机、第一滑块、第二滑块和第三滑块；所述横向导轨的上端面横向设有第一齿条结构，其一侧横向设有第一凸块；所述第一滑块上设有与所述第一凸块相吻合的第一滑槽，并且所述第一滑块通过所述第一滑槽和所述第一凸块的卡合可横向滑动的安装在所述横向导轨上；所述第一步进电机固定在所述第一滑块上，其输出端安装有与所述第一齿条结构啮合的第一齿轮；所述纵向导轨的两端分别固定在相应的所述第一滑块上；

所述纵向导轨的上端面纵向设有第二齿条结构，其一侧纵向设有第二凸块；所述第二滑块上设有与所述第二凸块相吻合的第二滑槽，并且所述第二滑块通过所述第二滑槽和所述第二凸块的卡合可纵向滑动的安装在所述纵向导轨上；所述第二步进电机固定在所述第二滑块上，其输出端安装有与所述第二齿条结构啮合的第二齿轮；所述竖直导轨的下端固定在所述第二滑块上；

所述竖直导轨相邻的两侧竖直分别设有第三齿条结构和第三凸块；所述第三滑块上设有与所述第三凸块相吻合的第三滑槽，并且所述第三滑块通过所述第三滑槽和所述第三凸块的卡合可上下滑动的安装在所述竖直导轨上；所述第三步进电机固定在所述第三滑块上，其输出端安装有与所述第三齿条结构啮合的第三齿轮；所述去气泡装置固定在所述第三滑块上。

采用上述进一步技术方案的有益效果为：驱动去气泡装置沿不同方向滑动，进而使喷管对准超声换能器中的气泡。

进一步，所述去气泡装置包括壳体、微型压力泵、微型电机和连接件；所述微型压力泵和所述微型电机固定安装在所述壳体内，并且所述微型电机连接并驱动所述微型压力泵；所述喷管安装在所述壳体上靠近所述超声换能器的一端，并与所述微型压力泵的出口连通，在所述壳体的侧壁上设有与所述微型压力泵入口连通的进口，所述进口通过管路连接外部耦合介质供应源；所述连接件的一端固定连接所述壳体上远离所述超声换能器的一端，其另一端固定连接所述第三滑块上。

采用上述进一步技术方案的有益效果为：在喷管对准超声换能器中的气泡后喷出耦合介质，以除去超声换能器中的气泡。

进一步，所述控制装置包括控制盒、横向滑动控制按键、纵向滑动控制按键、竖直滑动控制按键和开关按键；所述横向滑动控制按键、所述纵向滑动控制按键、所述竖直滑动控制按键和所述开关按键分别安装在所述控制盒的上表面，并且所述横向滑动控制按键、所述纵向滑动控制按键、所述竖直滑动控制按键和所述开关按键分别通过所述控制线路连接所述第一步进电机、所述第二步进电机、所述第三步进电机和所述微型电机。

采用上述进一步技术方案的有益效果为：控制去气泡装置的滑动以及启动或关闭去气泡装置的运行。

附图说明

图1为本发明的整体三维示意图(除去驱动装置)；

图2为检测装置的结构示意图；

图3为导轨机构的结构示意图；

图4为驱动装置中横向驱动部分的结构示意图；

图5为驱动装置中纵向驱动部分的结构示意图；

图6为驱动装置中竖直方向驱动部分的结构示意图；

图7为去气泡装置的结构示意图；

图8为控制装置的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、水槽，2、检测装置，2-1、CCD相机，2-2、定型软管，2-3、固定座，3、导轨机构，3-1、横向导轨，3-2、纵向导轨，3-3、竖直导轨，4-1、第一步进电机，4-2、第二步进电机，4-3、第三步进电机，4-4、第一滑块，4-5、第二滑块，4-6、第三滑块，4-7、第一齿条结构，4-8、第一凸块，4-9、第一齿条，4-10、第二齿条结构，4-11、第二凸块，4-12、第三齿条结构，4-13、第三凸块，4-14、第二齿轮，4-15、第三齿轮，5、去气泡装置，5-1、喷管，5-2、壳体，5-3、连接件，5-4、进口，6、控制装置，6-1、控制盒，6-2、横向滑动控制按键，6-3、纵向滑动控制按键，6-4、竖直滑动控制按键，6-5、开关按键，7、超声换能器，8、控制线路。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种用于超声扫描显微镜的去气泡设备，包括水槽1、检测装置2、导轨机构3、驱动装置、去气泡装置5和控制装置6。所述水槽1为开口向上的透明箱体结构，其内部放置有待去气泡的超声换能器7。所述检测装置2处于所述水槽1一侧的外部并用于检测所述超声换能器7中气泡的位置。所述导轨机构3安装在所述水槽1开口处一端且对应所述超声换能器7远离所述检测装置2一侧的位置，所述去气泡装置5沿横向、纵向和竖向可滑动的安装在所述导轨机构3上，所述驱动装置安装在所述导轨机构3上并驱动所述去气泡装置5在所述导轨机构3上滑动。所述去气泡装置5设有滑动后对准所述超声换能器7中的气泡再喷出耦合介质的喷管5-1，耦合介质为水或其他物质。所述控制装置6分别通过控制线路8连接所述驱动装置和所述去气泡装置5，进而先通过所述驱动装置来控制所述去气泡装置5的滑动，并在所述喷管5-1对准所述超声换能器7中的气泡后再控制所述去气泡装置5从所述喷管5-1中喷出耦合介质。

如图2所示，所述检测装置2包括CCD相机2-1、定型软管2-2和固定座2-3。所述定型软管2-2的上端固定连接所述CCD相机2-1，其下端固定连接所述固定座2-3。在所述固定座2-3上设有将所述CCD相机2-1拍摄的图像向外输出的USB接口，所述USB接口通过数据线连接显示屏，通过显示屏将CCD相机2-1拍摄的图像放大并显示出来，以便检测出超声换能器7中气泡的位置。

如图3所示，所述导轨机构3包括横向导轨3-1、纵向导轨3-2和竖直导轨3-3。所述横向导轨3-1有两个，其分别固定在所述水槽1开口处一端的两侧。所述纵向导轨3-2两端分别可横向滑动的安装在两个所述横向导轨3-1上，所述竖直导轨3-3可纵向滑动的安装在所述纵向导轨3-2上，所述去气泡装置5可竖向滑动的安装在所述竖直导轨3-3上。

如图4-6所示，所述驱动装置包括第一步进电机4-1、第二步进电机4-2、第三步进电机4-3、第一滑块4-4、第二滑块4-5和第三滑块4-6。所述横向导轨3-1的上端面横向设有第一齿条结构4-7，其一侧横向设有第一凸块4-8。所述第一滑块4-4上设有与所述第一凸块4-8相吻合的第一滑槽，并且所述第一滑块4-4通过所述第一滑槽和所述第一凸块4-8的卡合可横向滑动的安装在所述横向导轨3-1上。所述第一步进电机4-1固定在所述第一滑块4-4上，其输出端安装有与所述第一齿条结构4-7啮合的第一齿轮4-9。所述纵向导轨3-2的两端分别固定在相应的所述第一滑块4-4上。所述纵向导轨3-2的上端面纵向设有第二齿条结构4-10，其一侧纵向设有第二凸块4-11。所述第二滑块4-5上设有与所述第二凸块4-11相吻合的第二滑槽，并且所述第二滑块4-5通过所述第二滑槽和所述第二凸块4-11的卡合可纵向滑动的安装在所述纵向导轨3-2上。所述竖直导轨3-3的下端固定在所述第二滑块4-5上。所述竖直导轨3-3相邻的两侧竖直分别设有第三齿条结构4-12和第三凸块4-13。所述第三滑块4-6上设有与所述第三凸块4-13相吻合的第三滑槽，并且所述第三滑块4-6通过所述第三滑槽和所述第三凸块4-13的卡合可上下滑动的安装在所述竖直导轨3-3上。所述去气泡装置5固定在所述第三滑块4-6上。

如图7所示，所述去气泡装置5包括壳体5-2、微型压力泵、微型电机和连接件5-3。所述微型压力泵和所述微型电机固定安装在所述壳体5-2内，并且所述微型电机连接并驱动所述微型压力泵。所述喷管5-1安装在所述壳体5-2上靠近所述超声换能器7的一端，并与所述微型压力泵的出口连通，在所述壳体5-2的侧壁上设有与所述微型压力泵入口连通的进口5-4，所述进口5-4通过管路连接外部耦合介质供应源。所述连接件5-3的一端固定连接所述壳体5-2上远离所述超声换能器7的一端，其另一端固定连接所述第三滑块4-6上。

如图8所示，所述控制装置6包括控制盒6-1、横向滑动控制按键6-2、纵向滑动控制按键6-3、竖直滑动控制按键6-4和开关按键6-5。所述横向滑动控制按键6-2、所述纵向滑动控制按键6-3、所述竖直滑动控制按键6-4和所述开关按键6-5分别安装在所述控制盒6-1的上表面，并且所述横向滑动控制按键6-2、所述纵向滑动控制按键6-3、所述竖直滑动控制按键6-4和所述开关按键6-5分别通过所述控制线路8连接所述第一步进电机4-1、所述第二步进电机4-2、所述第三步进电机4-3和所述微型电机。

下面描述该去气泡设备一个完整的工作过程：

首先，将待去气泡的超声换能器7放置到水槽1中相应的位置处，再通过弯转定型软管2-2以调节器其上端CCD相机2-1的位置，并使CCD相机2-1对准超声换能器7。CCD相机2-1对准超声换能器7后对超声换能器7进行拍摄，并将拍摄的图像通过固定座2-3上的USB接口输出给显示屏，显示屏将图像放大显示出来，通过观察显示屏即可检测识别出超声换能器7中气泡的位置。

检测识别出超声换能器7中气泡的位置后，便可通过控制装置6经驱动装置控制驱动去气泡装置5沿导轨机构3滑动，以使喷管5-1对准超声换能器7中的气泡，具体如下：

横向滑动：通过手动触发横向滑动控制按键6-2来控制第一步进电机4-1的运行，在第一步进电机4-1的驱动下第一齿轮4-9转动，第一齿轮4-9转动后沿着横向导轨3-1上的第一齿条结构4-7滚动，进而带动第一滑块4-4横向滑动，与此同时，纵向导轨3-2、竖直导轨3-3以及去气泡装置5同步横向滑动，喷管5-1也随之横向滑动。

纵向滑动：通过手动触发纵向滑动控制按键6-3来控制第二步进电机4-2的运行，在第二步进电机4-2的驱动下第二齿轮4-14转动，第二齿轮4-14转动后沿着纵向导轨3-2上的第二齿条结构4-10滚动，进而带动第二滑块4-5纵向滑动，与此同时，竖直导轨3-3以及去气泡装置5同步纵向滑动，喷管5-1也随之纵向滑动。

竖直滑动：通过手动触发竖直滑动控制按键6-4来控制第三步进电机4-3的运行，在第三步进电机4-3的驱动下第三齿轮4-15转动，第三齿轮4-15转动后沿着竖直导轨3-3上的第三齿条结构4-12滚动，进而带动第三滑块4-6竖直滑动，与此同时，去气泡装置5同步竖直滑动，喷管5-1也随之竖直滑动。

通过上述控制后，当喷管5-1对准超声换能器7中的气泡时，手动触发开关按键6-5以启动微型电机，微型电机启动后带动微型压力泵运行，进而将外部耦合介质供抽取并从喷管5-1喷出，以对超声换能器7进行喷洗。最后通过观察显示屏，直到喷出的耦合介质将超声换能器7中的气泡全部去除为止。至此，一个工作周期结束。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于超声扫描显微镜的去气泡设备，其特征在于，包括水槽(1)、检测装置(2)、导轨机构(3)、驱动装置、去气泡装置(5)和控制装置(6)；所述水槽(1)为开口向上的透明箱体结构，其内部用于放置有待去气泡的超声换能器(7)；所述检测装置(2)处于所述水槽(1)一侧的外部并用于检测所述超声换能器(7)中气泡的位置；所述导轨机构(3)安装在所述水槽(1)开口处一端且对应所述超声换能器(7)远离所述检测装置(2)一侧的位置，所述去气泡装置(5)沿横向、纵向和竖向可滑动的安装在所述导轨机构(3)上，所述驱动装置安装在所述导轨机构(3)上并驱动所述去气泡装置(5)在所述导轨机构(3)上滑动；所述去气泡装置(5)设有滑动后对准所述超声换能器(7)中的气泡再喷出耦合介质的喷管(5-1)；所述控制装置(6)分别通过控制线路(8)连接所述驱动装置和所述去气泡装置(5)，进而先通过所述驱动装置来控制所述去气泡装置(5)的滑动，并在所述喷管(5-1)对准所述超声换能器(7)中的气泡后再控制所述去气泡装置(5)从所述喷管(5-1)中喷出耦合介质。

2.根据权利要求1所述的用于超声扫描显微镜的去气泡设备，其特征在于，所述检测装置(2)包括CCD相机(2-1)、定型软管(2-2)和固定座(2-3)；所述定型软管(2-2)的上端固定连接所述CCD相机(2-1)，其下端固定连接所述固定座(2-3)；在所述固定座(2-3)上设有将所述CCD相机(2-1)拍摄的图像向外输出的USB接口，所述USB接口通过数据线连接显示屏。

3.根据权利要求1所述的用于超声扫描显微镜的去气泡设备，其特征在于，所述导轨机构(3)包括横向导轨(3-1)、纵向导轨(3-2)和竖直导轨(3-3)；所述横向导轨(3-1)有两个，其分别固定在所述水槽(1)开口处一端的两侧；所述纵向导轨(3-2)两端分别可横向滑动的安装在两个所述横向导轨(3-1)上，所述竖直导轨(3-3)可纵向滑动的安装在所述纵向导轨(3-2)上，所述去气泡装置(5)可竖向滑动的安装在所述竖直导轨(3-3)上。

4.根据权利要求3所述的用于超声扫描显微镜的去气泡设备，其特征在于，所述驱动装置包括第一步进电机(4-1)、第二步进电机(4-2)、第三步进电机(4-3)、第一滑块(4-4)、第二滑块(4-5)和第三滑块(4-6)；所述横向导轨(3-1)的上端面横向设有第一齿条结构(4-7)，其一侧横向设有第一凸块(4-8)；所述第一滑块(4-4)上设有与所述第一凸块(4-8)相吻合的第一滑槽，并且所述第一滑块(4-4)通过所述第一滑槽和所述第一凸块(4-8)的卡合可横向滑动的安装在所述横向导轨(3-1)上；所述第一步进电机(4-1)固定在所述第一滑块(4-4)上，其输出端安装有与所述第一齿条结构(4-7)啮合的第一齿轮(4-9)；所述纵向导轨(3-2)的两端分别固定在相应的所述第一滑块(4-4)上；

所述纵向导轨(3-2)的上端面纵向设有第二齿条结构(4-10)，其一侧纵向设有第二凸块(4-11)；所述第二滑块(4-5)上设有与所述第二凸块(4-11)相吻合的第二滑槽，并且所述第二滑块(4-5)通过所述第二滑槽和所述第二凸块(4-11)的卡合可纵向滑动的安装在所述纵向导轨(3-2)上；所述第二步进电机(4-2)固定在所述第二滑块(4-5)上，其输出端安装有与所述第二齿条结构(4-10)啮合的第二齿轮(4-14)；所述竖直导轨(3-3)的下端固定在所述第二滑块(4-5)上；

所述竖直导轨(3-3)相邻的两侧竖直分别设有第三齿条结构(4-12)和第三凸块(4-13)；所述第三滑块(4-6)上设有与所述第三凸块(4-13)相吻合的第三滑槽，并且所述第三滑块(4-6)通过所述第三滑槽和所述第三凸块(4-13)的卡合可上下滑动的安装在所述竖直导轨(3-3)上；所述第三步进电机(4-3)固定在所述第三滑块(4-6)上，其输出端安装有与所述第三齿条结构(4-12)啮合的第三齿轮(4-15)；所述去气泡装置(5)固定在所述第三滑块(4-6)上。

5.根据权利要求4所述的用于超声扫描显微镜的去气泡设备，其特征在于，所述去气泡装置(5)包括壳体(5-2)、微型压力泵、微型电机和连接件(5-3)；所述微型压力泵和所述微型电机固定安装在所述壳体(5-2)内，并且所述微型电机连接并驱动所述微型压力泵；所述喷管(5-1)安装在所述壳体(5-2)上靠近所述超声换能器(7)的一端，并与所述微型压力泵的出口连通，在所述壳体(5-2)的侧壁上设有与所述微型压力泵入口连通的进口(5-4)，所述进口(5-4)通过管路连接外部耦合介质供应源；所述连接件(5-3)的一端固定连接所述壳体(5-2)上远离所述超声换能器(7)的一端，其另一端固定连接所述第三滑块(4-6)上。

6.根据权利要求5所述的用于超声扫描显微镜的去气泡设备，其特征在于，所述控制装置(6)包括控制盒(6-1)、横向滑动控制按键(6-2)、纵向滑动控制按键(6-3)、竖直滑动控制按键(6-4)和开关按键(6-5)；所述横向滑动控制按键(6-2)、所述纵向滑动控制按键(6-3)、所述竖直滑动控制按键(6-4)和所述开关按键(6-5)分别安装在所述控制盒(6-1)的上表面，并且所述横向滑动控制按键(6-2)、所述纵向滑动控制按键(6-3)、所述竖直滑动控制按键(6-4)和所述开关按键(6-5)分别通过所述控制线路(8)连接所述第一步进电机(4-1)、所述第二步进电机(4-2)、所述第三步进电机(4-3)和所述微型电机。

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