CN201903648U

CN201903648U - 超声波检测装置

Info

Publication number: CN201903648U
Application number: CN 201020666079
Authority: CN
Inventors: 秦金涛; 裴文斌; 杨鲲; 田春和; 张彦昌; 牛景发
Original assignee: Tianjin Water Transport Engineering Survey and Design Institute
Current assignee: Tianjin Water Transport Engineering Survey and Design Institute
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2020-12-17

Abstract

本实用新型公开了一种超声波检测装置，包括超声波接收器、超声波信号处理器和示波器，所述超声波信号处理器包括前置放大器、选频跟随放大器、滤波器，所述超声波接收器输出信号至所述前置放大器，所述前置放大器输出放大信号至所述选频跟随放大器，所述选频跟随放大器输出选频放大信号至所述示波器，所述选频跟随放大器还可以输出选频放大信号至所述滤波器，所述滤波器输出滤波信号至所述示波器。本实用新型可在海洋中搜寻遗失声学仪器设备，操作简便、搜寻效率高，且不存在安全隐患。

Description

超声波检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种超声波检测装置，特别是涉及一种在海洋中搜寻遗失声学仪器设备的超声波检测装置。

背景技术

目前，众所周知，蕴藏大量资源的海洋势必是人类今后开发的重要方向。海洋经济必定是我国经济增长的重要组成部分，中国大陆海岸线1.8万多千米，领海面积（含内海和边海的水域面积）约470多万平方千米。海洋渔业、石油、可燃冰、天然气、盐还有其他矿产资源丰富，是名副其实的宝藏！科学地开发海洋资源，有利于中国经济的发展。科学开发海洋资源必须进行海洋科研勘探和工程测量，在海洋科研勘探、工程测量过程中，普遍应用海洋声学仪器设备。

目前，公知的海洋声学仪器设备很多，比如测深仪、声呐、流速仪、多波速海底成像系统、侧扫声纳、浅层剖面仪、水下声标应答器等，这些声学仪器设备给我们的工作带来很大的帮助，但是工作中这些先进仪器设备丢失现象时有发生，目前还没有寻找丢失声学仪器设备的装置，尤其是在海洋中寻找遗失声学仪器设备的装置，而人工搜寻这些仪器设备，效率低，安全性差。一旦发生仪器丢失，不但造成科研勘探、工程测量的工期延长，如果不能找回，还将造成经济损失。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够实现在海洋中搜寻遗失声学仪器设备的超声波检测装置。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种超声波检测装置，包括示波器、超声波接收器和超声波信号处理器，所述超声波信号处理器包括前置放大器和选频跟随放大器，所述超声波接收器输出信号至所述前置放大器，所述前置放大器输出放大信号至所述选频跟随放大器，所述选频跟随放大器输出选频放大信号至所述示波器。

所述超声波信号处理器还包括滤波器，所述选频跟随放大器输出选频放大信号至所述滤波器，所述滤波器输出滤波信号至所述示波器。

所述超声波信号处理器包括电路板和塑料外壳，所述电路板和塑料外壳之间填充有绝缘材料。

所述信号选频跟随放大器包括信号选频、放大和滤波的模块。

所述示波器包括存储模块。

所述超声波接收器包括压电陶瓷。

所述压电陶瓷为圆柱形。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本装置运用回声探测技术和选频技术，将接收的声波转变成相应频率的电信号，通过设定筛选频率范围，将接收到的信号进行筛选，筛选出丢失声学仪器所发射的固有频率相同的信号，从而搜寻锁定丢失仪器位置。本装置包括选频跟随放大器模块，自动化控制程度高，操作简便、搜寻效率高，且不存在安全隐患，没有任何环境污染。本装置采用普通电子元器件制作，成本低，降低了因仪器丢失造成科研、生产成本的增加；搜寻效率高，减少了因仪器丢失造成科研、生产的延迟。

附图说明

图1为本实用新型装置结构的组成和信号流程图；

图2为本实用新型超声波接收器和超声波信号处理器的电路原理图。

图1中：1、超声波接收器，2、前置放大器，3、选频跟随放大器，4、滤波器，5、超声波信号处理器，6、示波器。

图2中：PZT、压电陶瓷，R1、电阻，R2、电阻，R3、电阻，R4、电阻，R5、电阻，R6、电阻，R7、电阻，R8、电阻，R9、电阻，R10、电阻，R11、电阻，C1、电容，C2、电容，C3、电容，C4、电容，D1、二极管，D2、二极管，IC1、运算放大器，IC2、运算放大器，IC3、运算放大器，IC4、运算放大器。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1和图2，超声波接收器中1接收到所丢失声学仪器设备发射出的固定频率的声波，并将声波转换成相应频率的交流电信号，超声波接收器中1输出所述交流电信号至前置放大器2，经过前置放大器2放大后，信号增强，前置放大器2输出放大信号至选频跟随放大器3，在300HZ-3MHZ频率范围内，通过电容C3、电阻R7组合而成的选频电路,使得某一频率范围的信号通过，而此频率范围以外的信号被过滤去除，此频率范围包含丢失仪器所发射的固有频率，这样可以对输入信号进行选频处理，干扰信号就可以被过滤去除，当C3和R7选取不同的参数组合时，所选择通过信号的频率范围不同。选频跟随放大器将固有频率的信号选频、放大、滤波处理后输出至示波器，此外，选频跟随放大器还可以输出选频放大信号至滤波器，经滤波器滤波处理后输出至示波器。通过示波器的波形显示，可以判定信号频率与所丢失声学仪器设备发出的声波频率是否一致，通过反复改变接收器位置，观察示波器信号的的强弱，就可以判定所丢失声学仪器设备所在区域范围，当区域锁定在可控范围内时实施打捞。

请参阅图2,由电阻R1、电阻R2、运算放大器IC1和电容C1构成供电电路，电阻R1、电阻R2经过分压输出给负反馈运算放大器IC1（电压跟随器），产生平衡基准电压；

压电陶瓷PZT是超声波接收器的主要功能元件，具有较高灵敏度,其将声波（机械波）转变为相应频率的交流电信号后输出。

电阻R3、电阻R4、电阻R5和运算放大器IC2构成高阻抗动态前置放大器，其中的运算放大器IC2的正输入端输入来自压电陶瓷PZT输出的交流电信号，运算放大器IC2和电阻R4组成负反馈放大电路，放大来自压电陶瓷PZT的交流电信号。

由电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C2、电容C3、运算放大器IC3、运算放大器IC4、二极管D1、二极管D2组成选频跟随放大器3；其中所述前置放大器输出放大信号至电容C2，通过电容C2过滤去除信号的直流成分；电容C2输出信号至运算放大器IC3的负输入端，此信号通过运算放大器IC3、电阻R6组成的负反馈放大电路进一步放大，由电容C3、电阻R7组成的微积分选频电路，对运算放大器IC3输出的放大信号进行带宽为2MHZ的选频处理（一般超声波发射器频率范围为300HZ-3MHZ），电阻R10、运算放大器IC4、二极管D1、二极管D2 组成负反馈放大电路,二极管D1、二极管D2还组成检波电路，对选频处理的信号再进行跟随、放大、滤波处理,本电路中R8起到分压作用，使IC3同相输入端电压稳定，R9起到分压作用，使IC4同相输入端电压稳定。

由电阻R11、电容C4组成滤波器，对输入来自选频跟随放大器的信号进行滤波，进一步过滤去除噪声信号。

示波器输入端置于开关1端时，输入信号为经过滤波器滤波的信号，显示的信号波形比较清晰；示波器输入端置于开关2端时，输入的信号直接来自选频跟随放大器，未经滤波器滤波，与经滤波器滤波的信号相比，示波器显示的信号波形比较杂乱。

供电电路产生的平衡基准电压,通过运算放大器IC2、运算放大器IC4、电阻R8、电阻R9，抑制来自超声波接收器的过强电信号，使之电压范围调整在0V-5V之间。

通过上述装置的工作，在示波器上就可以检测到某些频率信号，通过示波器的显示波形，判断此信号频率与丢失仪器设备发出的固有声波频率是否一致，以及信号的强弱，就可以判定丢失仪器设备所在区域范围，当区域锁定在可控范围内时实施打捞。

本实施例中，上述各元器件选取参数值和型号如下：

R1=1MΩ，R2=1MΩ，R3=1MΩ，R4=10kΩ，R5=10kΩ， R6=1MΩ，R7=10kΩ，R8=10kΩ，R9=10kΩ，R10=120kΩ，R11=82kΩ，C1=0.1μF,C2=200PF,C3=2200PF，C4=2200PF；

D1为IN4148,D2为IN4148,IC1为TLVE474，IC2为TLVE474，IC3为TLVE474，IC4为TLVE474。

PZT为特殊定制，压电陶瓷材料型号：P-55，圆柱形r=1mm，相关技术参数：PZT薄膜弯曲d33型(叉指电极)，压电应变系数d33：650 10^-12c/N，有效机电耦合系数：33%，共振频率：几十KHZ至几兆HZ量级，接收灵敏度：11～30mv/Pa。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种超声波检测装置，包括示波器，其特征是：还包括超声波接收器和超声波信号处理器，所述超声波信号处理器包括前置放大器和选频跟随放大器，所述超声波接收器输出信号至所述前置放大器，所述前置放大器输出放大信号至所述选频跟随放大器，所述选频跟随放大器输出选频放大信号至所述示波器。

2.根据权利要求1所述的超声波检测装置，其特征是:所述超声波信号处理器还包括滤波器，所述选频跟随放大器输出选频放大信号至所述滤波器，所述滤波器输出滤波信号至所述示波器。

3.根据权利要求1或2所述的超声波检测装置，其特征是：所述超声波信号处理器包括电路板和塑料外壳，所述电路板和塑料外壳之间填充有绝缘材料。

4.根据权利要求1或2所述的超声波检测装置，其特征是：所述信号选频跟随放大器包括信号选频、放大和滤波的模块。

5.根据权利要求1所述的超声波检测装置，其特征是：所述示波器包括存储模块。

6.根据权利要求1所述的超声波检测装置，其特征是：所述超声波接收器包括压电陶瓷。

7.根据权利要求6所述的超声波检测装置，其特征是：所述压电陶瓷为圆柱形。