CN203366611U

CN203366611U - 一种用于物理教学的超声波测量装置

Info

Publication number: CN203366611U
Application number: CN 201320453437
Authority: CN
Inventors: 滕永平; 吴迪; 王亚平; 张乐; 郑雪松; 梁业君
Original assignee: BEIJING BOYIDA IMAGING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING BOYIDA IMAGING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2023-07-26

Abstract

本实用新型提供一种用于物理教学的超声波测量装置，该装置包括超声波实验仪、超声探头、示波器、试块、耦合剂，其中所述超声波实验仪与所述超声探头连接，同时所述超声波实验仪与所述示波器连接，所述超声探头通过耦合剂与试块接触。本实用新型的有益效果是安装调试简单快捷；可靠性高，基本不受环境影响；实验测量精准、快速、简便；直观地反映出超声波波形转换过程，使概念和规律的发现或验证更具严谨性和可信度；通过超声探测缺陷，使学生能够直观地了解超声探伤的原理及应用。

Description

一种用于物理教学的超声波测量装置

技术领域：

本实用新型属于实验教学仪器领域，特别是涉及一种用于物理教学的超声波测量装置。

背景技术：

随着电子技术、数字技术、自动控制技术的发展，超声波以其高精度、无损、非接触等优点广泛地应用于机械制造、国防、工农业生产、医学、石油化工、交通生物科学等领域，发挥着不可取代的独特作用。例如, 在超声处理方面，利用超声波的机械作用、空化作用、热效应和化学效应，可进行超声焊接、钻孔、粉碎、乳化、脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等。在超声检测方面,利用超声波检验固体材料内部的缺陷、材料尺寸测量、物理参数测量等。鉴于超声波的广泛应用,超声波相关知识的普及就十分必要。由于超声波的声场形成过程、介质中的传播规律及超声波探测的工作原理比较抽象，采用直观的实验教学方式更有利于学生观察、理解超声波的产生、传播规律及超声探测原理，因此开发研制用于教学的超声波探测装置意义重大。

实用新型内容：

本实用新型为了解决现有技术中缺少合适的用于教学的超声波探测装置，特提出一种用于物理教学的超声波测量装置。

本实用新型提供一种用于物理教学的超声波测量装置，该装置包括超声波实验仪、超声探头、示波器、试块、耦合剂，其中所述超声波实验仪与所述超声探头连接，同时所述超声波实验仪与所述示波器连接，所述超声探头通过耦合剂与试块接触；

进一步地，所述超声波实验仪包括同步电路、发射电路、接收电路及电源电路；

进一步地，所述同步电路产生同步脉冲信号触发所述发射电路和示波器的扫描电路；

进一步地，所述接收电路包括射频放大器、检波器和衰减器，所述接收电路将来自于超声探头的电信号进行整形、放大、检波，最后通过所述示波器显示；

进一步地，所述超声波测量装置是A型脉冲反射式超声波探测装置；

进一步地，所述衰减器设置粗调和细调两档，粗调每档10dB，细调每档1dB；

进一步地，所述试块为CSK-IB试块；

进一步地，所述超声探头采用可变角探头，其中探头芯可以旋转；

进一步地，所述耦合剂为水。

本实用新型的优点在于：安装调试简单快捷；可靠性高，基本不受环境影响；实验测量精准、快速、简便；直观地反映出超声波波形转换过程，使概念和规律的发现或验证更具严谨性和可信度；通过超声探测缺陷，使学生能够直观地了解超声探伤的原理及应用。

附图说明：

图1是本实用新型中超声波测量装置的结构示意图。

图2是本实用新型中的CSK-IB试块侧视图。

具体实施方式：

以下内容将结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式作详细描述：

超声波测量装置是典型的A型脉冲反射式超声波探测装置，所述超声波实验仪采用A型脉冲反射式显示，由反射波的位置确定异质界面的位置，由缺陷波的幅值估算缺陷当量的大小。

如图1所示，该装置包括超声波实验仪、超声探头、示波器、试块以及耦合剂；所述的超声波实验仪与超声探头(直角/可变角)连接，同时与其示波器连接；所述探头通过耦合剂与试块接触。

具体而言，超声波实验仪的发射端口与接收端口与超声探头相连，射频端口与示波器的其中一个通道端口相连，超声波实验仪的触发端口与示波器的触发端口连接。

所述超声波实验仪：包括同步电路、发射电路、接收电路及电源电路。其中同步电路产生同步脉冲信号，同时触发发射电路和示波器的扫描电路，实现示波器扫描信号与被测信号的同步。所述超声波实验仪能够利用可控硅发射电路产生上百伏的电脉冲加于超声探头，激励压电晶片振动，使之发射超声波。发射电路被触发后产生高压脉冲作用于超声探头使之发射超声波。超声波在传播过程中遇到异质界面反射回来被探头接收，并经过接收电路的放大和检波，传送至示波器，其将来自于超声探头的电信号进行整形、放大、检波，最后通过示波器显示。接收电路由射频放大器、检波器、衰减器等组成，衰减器调节探伤灵敏度和接收回波振幅；衰减器设置粗调和细调两档，粗调每档10dB，细调每档1dB。

所述超声探头：产生超声波信号，并接收反射回来的超声信号。探头通过逆压电效应将电信号转换为声信号，发射超声波。探头通过正压电效应将声信号转换为电信号，接收反射回波。超声探头采用可变角探头，其中探头芯可以旋转。

所述示波器：实现探测结果的波形显示。荧光屏的横坐标表示声波传播的时间，纵坐标表示反射回波的幅值。超声波在试块中传播，遇到缺陷或底面发生反射，在同步脉冲信号的触发下，在示波器水平扫描线的相应位置出现缺陷波或底波。调节超声波实验仪的衰减器，并适当选择示波器控制旋钮的档级，使反射回波清晰可读。

所述试块：选用CSK-IB试块（标准试块），如图2所示，其中R50和R100为半径不同的四分之一圆弧， A和B为横通孔，C和D为试块缺陷。利用该试块并配合可变角探头可以观察波形转换的过程。利用厚度尺寸的底面回波测量直探头延迟及试块纵波声速。利用R50和R100圆弧反射测量斜探头延迟及试块横波声速。利用R100圆弧反射测量斜探头的入射点和前沿距离。利用横通孔A和B测量斜探头的折射角。利用横通孔A和B测量直探头或斜探头的扩散角。利用试块缺陷C探测缺陷的深度。利用试块缺陷D探测缺陷的深度和水平距离。

所述耦合剂：选择来源广、价格低的水作为耦合剂。

本实用新型的超声波测量装置安装调试简单快捷；可靠性高，基本不受环境影响；实验测量精准、快速、简便；直观地反映出超声波波形转换过程，使概念和规律的发现或验证更具严谨性和可信度；通过超声探测缺陷，使学生能够直观地了解超声探伤的原理及应用。

以上内容是结合具体实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种用于物理教学的超声波测量装置，其特征在于，该装置包括超声波实验仪、超声探头、示波器、试块、耦合剂，其中所述超声波实验仪与所述超声探头连接，同时所述超声波实验仪与所述示波器连接，所述超声探头通过耦合剂与试块接触。

2.根据权利要求1所述的超声波测量装置，其特征在于，所述超声波实验仪包括同步电路、发射电路、接收电路及电源电路。

3.根据权利要求2所述的超声波测量装置，其特征在于，所述同步电路产生同步脉冲信号触发所述发射电路和示波器的扫描电路。

4.根据权利要求2所述的超声波测量装置，其特征在于，所述接收电路包括射频放大器、检波器和衰减器，所述接收电路将来自于超声探头的电信号进行整形、放大、检波，最后通过所述示波器显示。

5.根据权利要求1所述的超声波测量装置，其特征在于，所述超声波测量装置是A型脉冲反射式超声波探测装置。

6.根据权利要求4所述的超声波测量装置，其特征在于，所述衰减器设置粗调和细调两档，粗调每档10dB，细调每档1dB。

7.根据权利要求1所述的超声波测量装置，其特征在于，所述试块为CSK-IB试块。

8.根据权利要求1所述的超声波测量装置，其特征在于，所述超声探头采用可变角探头，其中探头芯可以旋转。

9.根据权利要求1所述的超声波测量装置，其特征在于，所述耦合剂为水。