CN205055232U - 高精度声场扫描系统 - Google Patents
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Abstract
一种高精度声场扫描系统，包括控制模块，运动控制盒和多轴运动机构；所述运动控制盒包括通讯模块，所述控制模块通过通讯模块与运动控制盒连接向运动控制盒发出控制信号，所述运动控制盒与多轴运动机构连接控制扫描机构动作对待测超声设备的声场进行扫描。本实用新型一种高精度声场扫描系统，包括控制模块，运动控制机构和多轴运动机构；运动控制机构采用便于携带的运动控制盒的结构，所述运动控制盒包括通讯模块，所述控制模块通过通讯模块与运动控制盒连接向运动控制盒发出控制信号，所述运动控制盒与多轴运动机构连接控制扫描机构动作对待测超声设备的声场进行扫描。
Description
技术领域
本实用新型涉及高强度聚焦超声领域，特别涉及一种高精度声场扫描系统。
背景技术
随着超声技术的快速发展，最近几年，高强度聚焦超声为一种绿色无创无副作用治疗肿瘤方法得到人们的关注。高强度聚焦超声设备是利用超声换能器将超声能量聚集到需要治疗的肿瘤部位，使癌细胞发生病变，而不损伤周围正常组织。由高强度聚焦超声产生的超声声场分布情况直接影响了治疗的安全性和有效性。在高强度聚焦超声设备的生产和维护过程中，需要经常对其产生的声场分布进行检测。现有的压敏传感器的测量的装置，其支撑平台搭建简易，在稳定性和精确性上有些不足。现有的高强度聚焦声场检测设备，体积和重量较大，使用时组装和操作困难，尤其在技术人员外出对设备进行维护测试时，不方便携带。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单紧凑，性能稳定，自动化程度高，测量精确的高精度声场扫描系统。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种高精度声场扫描系统，包括控制模块，运动控制盒6和多轴运动机构；所述运动控制盒6包括通讯模块，所述控制模块通过通讯模块与运动控制盒6连接向运动控制盒6发出控制信号，所述运动控制盒6与多轴运动机构连接控制扫描机构动作对待测超声设备的声场进行扫描。
进一步，所述运动控制盒6内设有通讯模块，运动控制模块，信号转换模块，接口模块，电机驱动模块和电源模块；电源模块的输入端与外部电源连接给运动控制盒6的各模块供电，所述运动控制模块分别与信号转换模块、接口模块和通讯模块连接，通讯模块和接口模块连接，通讯模块通过接口模块与控制模块连接，所述信号转换模块的输出端与电机驱动模块的输入端连接，电机驱动模块通过接口模块与多轴运动机构连接。
进一步，所述多轴运动机构包括第一步进电机，第二步进电机，第三步进电机和三组限位开关；所述电机驱动模块包括第一步进电机驱动器63，第二步进电机驱动器64和第三步进电机驱动器65；所述运动控制盒6内设有运动控制接口板，通讯模块，运动控制模块，信号转换模块和接口模块设置在运动控制接口板上；所述信号转换模块的输出端分别与第一步进电机驱动器63，第二步进电机驱动器64和第三步进电机驱动器65的输入端连接，第一步进电机驱动器63，第二步进电机驱动器64和第三步进电机驱动器65通过接口模块分别与第一步进电机，第二步进电机和第三步进电机连接，三组限位开关的输出端通过接口模块与运动控制接口板连接。
进一步，还包括水听器4和虚拟示波器，所述控制模块包括超声控制模块，数据处理模块，数据显示模块，所述超声控制模块与换能器相连向换能器发送指令进行超声聚焦；所述水听器4与多轴运动机构相连用于采集换能器发出声场的电压信号；所述虚拟示波器与水听器4相连，把采集感应的电压信号转换成数据信号；所述数据处理模块与虚拟示波器相连，把数字信号进行相应的运算，获得相应的数值；数据显示模块与数据处理模块连接。
进一步，所述运动控制盒6还包括外壳62，第一衬板602，第二衬板603；所述第二衬板603置于外壳62内底部，第一衬板602设置于外壳62内中部，第一衬板602将运动控制盒6的内部分成上下两层，所述第一步进电机驱动器63和第三步进电机驱动器65位于外壳62内下层，所述运动控制接口板位于第一衬板602上方，第二步进电机驱动器64设于运动控制接口板上，所述电源模块设于外壳62内部一侧，设于第二衬板603上，运动控制接口板的接口模块设于运动控制接口板上方一侧，接口模块的接口从运动控制盒6的前面板接口孔位漏出。
进一步，还包括水听器4，所述多轴运动机构还包括多轴运动装置2，多轴支撑骨架3；所述多轴运动装置2固定在多轴支撑骨架3上，所述水听器4固定于多轴运动装置2上，所述多轴支撑骨架3成门框状，门框状的开口一端与水槽1连接形成容纳多轴运动装置2的空间；所述多轴支撑骨架3设置于高强度聚焦超声设备的水槽1上方，水槽1内盛满水后吸声材料5置于水面上方，水听器4可穿过吸声材料5伸入水中。
进一步，所述多轴运动装置2包括Z轴导轨21，Y轴导轨22，X轴导轨23，X轴回转台25和Y轴回转台24；所述第一步进电机，第二步进电机和第三步进电机分别和Z轴导轨21，Y轴导轨22，X轴导轨23连接，所述Z轴导轨21与Y轴导轨22滑动连接，X轴导轨23和Y轴导轨22滑动连接，所述Y轴回转台24与X轴导轨23滑动连接，X轴回转台25与Y轴回转台24连接，所述水听器4与X轴回转台25连接。
进一步，还包括YZ连接板201，XY连接板202，角位移连接座203，回转底座204，第一连接板205，第二连接板206和水听器固定板207；所述Z轴导轨21包括可沿导轨滑动的Z轴滑块211，所述Y轴导轨22通过YZ连接板201与Z轴导轨21的Z轴滑块211固定连接；所述Y轴导轨22包括可沿导轨滑动的Y轴滑块221，所述X轴导轨23通过Y轴导轨22的Y轴滑块221与Y轴滑块221固定连接；所述X轴导轨23包括可沿导轨滑动的X轴滑块231，所述角位移连接座203与X轴滑块231固定连接，Y轴回转台24的上表面通过回转底座204与X轴滑块231固定连接，Y轴回转台24的下表面与第一连接板205的一端固定连接，第一连接板205的另一端与第二连接板206的一端固定连接，X轴回转台25的上表面与第二连接板206的另一端固定连接，X轴回转台25的下表面与水听器固定板207的一端固定连接，水听器固定板207的另一端固定设有卡套208，卡套208中部设有水听器固定孔，所述水听器4的一端与X轴滑块231固定，另一端穿过卡套208的水听器固定孔伸向水听器固定板207的下方。
进一步，多轴支撑骨架3的两侧框架结构之间通过两根顶梁33连接，两根侧梁31、一根底梁32和连接于两根侧梁31之间的背板34相互连接分别围成多轴支撑骨架3的两侧框架结构，所述多轴运动装置2与多轴支撑骨架3的一侧框架结构的背板34固定连接；
进一步，还包括顶侧角接块301和顶梁连接块302，所述每根顶梁33和每根侧梁31之间通过顶侧角接块301连接，每根顶梁3包括至少两根小顶梁，小顶梁之间通过顶梁连接块302连接。
本实用新型一种高精度声场扫描系统，包括控制模块，运动控制机构和多轴运动机构；运动控制机构采用便于携带的运动控制盒的结构，所述运动控制盒包括通讯模块，所述控制模块通过通讯模块与运动控制盒连接向运动控制盒发出控制信号，所述运动控制盒与多轴运动机构连接控制扫描机构动作对待测超声设备的声场进行扫描。所述的控制模块包括与换能器连接的超声控制模块、与运动控制盒连接的多轴运动控制模块、与虚拟示波器连接采集信息的数据处理模块和显示装置连接的数据显示模块，能够将所测声场的分布及特性形象的呈现出来，定位精准，可视化程度高，自动化程度高，携带方便，在测试声场时，可以设置测量范围及固定点，测量声场数值准确，显示画面生动形象。多轴运动装置采用5个自由度采集数据精确可靠，以上运动都可以采用手动调节，提高装置的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型高精度声场扫描系统的原理图；
图2是本实用新型多轴运动控制模块的原理图；
图3是本实用新型运动控制盒的原理图；
图4是本实用新型运动控制盒的原理图；
图5是本实用新型多轴运动装置和多轴支撑骨架与水槽组装的结构示意图；
图6是本实用新型多轴运动装置的结构示意图；
图7是本实用新型多轴运动装置的分解结构示意图；
图8是本实用新型多轴支撑骨架的结构示意图；
图9是本实用新型多轴支撑骨架的分解结构示意图；
图10是本实用新型轴运动装置和多轴支撑骨架折叠组装后的示意图。
具体实施方式
以下结合附图1至10给出的实施例，进一步说明本实用新型的高精度声场扫描系统的具体实施方式。本实用新型的高精度声场扫描系统不限于以下实施例的描述。
如图1、2所示，本实用新型一种高精度声场扫描系统，包括控制模块，运动控制机构和多轴运动机构；运动控制机构采用便于携带的运动控制盒6的结构，所述运动控制盒6包括通讯模块，所述控制模块通过通讯模块与运动控制盒6连接向运动控制盒6发出控制信号，所述运动控制盒6与多轴运动机构连接控制扫描机构动作对待测超声设备的声场进行扫描。所述的控制模块包括与换能器连接的超声控制模块、与运动控制盒6连接的多轴运动控制模块、与虚拟示波器连接采集信息的数据处理模块和显示装置连接的数据显示模块。
如图1所示，本实用新型一种高精度声场扫描系统，包括超声控制模块，多轴运动控制模块，水听器4，虚拟示波器，数据处理模块和数据显示模块；所述超声控制模块与换能器相连向换能器发送指令进行超声聚焦；所述水听器4用于采集换能器发出声场的电压信号；所述虚拟示波器与水听器4相连，把采集感应的电压信号转换成数据信号；所述数据处理模块与虚拟示波器相连，把数字信号进行相应的运算，获得相应的数值；数据显示模块与数据处理模块连接，把所测声场的分布及特性通过显示装置形象的呈现出来；所述多轴运动控制模块通过运动控制盒6与水听器4连接，向运动控制盒6发出多轴动作指令调整水听器4的位置。本实用新型高精度声场扫描系统，通过设置超声控制模块，多轴运动控制模块，虚拟示波器，数据处理模块和数据显示模块，能够将所测声场的分布及特性形象的呈现出来，定位精准，可视化程度高，自动化程度高，携带方便，在测试声场时，可以设置测量范围及固定点，测量声场数值准确，显示画面生动形象。
如图3所示，运动控制盒6包括运动控制接口板，电机驱动模块和电源模块；所述电源模块的输入端与外部电源连接，电源模块的输出端分别与运动控制接口板和电机驱动模块的输入端连接，电机驱动模块的输出端与运动控制接口板的输入端连接，运动控制接口板的输出端分别与多轴运动机构和控制模块连接。
如图2、3所示，所述多轴运动机构包括分别用于调整Z轴、Y轴和X轴位置的第一步进电机，第二步进电机，第三步进电机和三组限位开关；所述运动控制盒6的电机驱动模块包括第一步进电机驱动器63，第二步进电机驱动器64和第三步进电机驱动器65；所述通讯模块设置于运动控制接口板上，所述运动控制接口板还包括运动控制模块，信号转换模块，接口模块；所述运动控制模块分别与信号转换模块、接口模块和通讯模块连接，通讯模块和接口模块连接，通讯模块通过接口模块与控制模块连接，所述信号转换模块的输出端分别与第一步进电机驱动器63，第二步进电机驱动器64和第三步进电机驱动器65的输入端连接，第一步进电机驱动器63，第二步进电机驱动器64和第三步进电机驱动器65通过接口模块分别与第一步进电机，第二步进电机和第三步进电机连接，三组限位开关的输出端通过接口模块与运动控制接口板连接。
具体的，电机驱动模块采用数字式两相步进电机细分驱动器，所述电源模块采用开关电源。三轴位移台还包括相应的导轨和丝杠。
运动控制接口板接收到控制模块的运动指令后，通过对三个电机驱动器的，实现对多轴运动控制模块三个电机的控制。运动控制接口板上的运动控制模块完成对三个轴电机的运动控制算法实现，与控制模块进行通讯、指令解析，产生控制驱动器的脉冲信号，接收和处理限位开关信号等。
如图4所示，运动控制盒6的内部结构。包括外壳62，第一衬板602，第二衬板603，电源模块即开关电源61，运动控制接口板即PCB板601，第一步进电机驱动器63，第二步进电机驱动器64和第三步进电机驱动器65，运动控制接口板的接口模块即面板接口604；运动控制盒6的内部组件布局采用分层结构，所述第二衬板603置于外壳62内部底部，第一衬板602设置于外壳内部中部，第一衬板602和第二衬板603将运动控制盒6的内部分成上下两层，所述第一步进电机驱动器63和第三步进电机驱动器65位于外壳62内部下层，所述PCB板601位于第一衬板602上方，第二步进电机驱动器64设于PCB板601上，所述开关电源61位于外壳62内部一侧，设于第二衬板603上，面板接口604设于PCB板601上方一侧。优选的，所述运动控制盒6采用铝制材料，所述面板接口604从运动控制盒6的前面板接口孔位漏出。
如图5所示，所述多轴运动机构包括多轴运动装置2，多轴支撑骨架3；所述多轴运动装置2固定在多轴支撑骨架3上，所述水听器4固定于多轴运动装置2上，三轴控制装置与多轴运动装置2连接向多轴运动装置2发出控制信号；还包括吸声材料5，所述多轴支撑骨架3设置于高强度聚焦超声设备的水槽1上方，水槽1内盛满水后吸声材料5置于水面上方，水听器穿过吸声材料5伸入水中。多轴支撑骨架3成门框状，门框状的开口一端与水槽1连接形成容纳多轴运动装置2的空间。多轴运动控制模块的结构简单紧凑。
如图6-7所示，所述多轴运动装置2包括Z轴导轨21，Y轴导轨22，X轴导轨23，X轴回转台25和Y轴回转台24；所述第一步进电机，第二步进电机和第三步进电机分别和Z轴导轨21，Y轴导轨22，X轴导轨23连接，所述Z轴导轨21与Y轴导轨22滑动连接，X轴导轨23和Y轴导轨22滑动连接，所述Y轴回转台24与X轴导轨23滑动连接，X轴回转台25与Y轴回转台24连接，所述水听器4与X轴回转台25连接。多轴运动装置2分别设置Z轴导轨21，Y轴导轨22，X轴导轨23，X轴回转台25和Y轴回转台24使得水听器4具有5个运动自由度，分别为沿Z轴方向直线移动、沿Y轴方向直线移动，沿X轴方向直线移动，以及绕X轴转动，绕Y轴转动；水听器4沿Z轴方向直线移动、沿Y轴方向直线移动，沿X轴方向直线移动用于扫描运动，水听器绕X轴转动，绕Y轴转动用于调整水听器4与水面的角度，使得水听器4以最有效的角度采集数据。采用5个自由度采集数据精确可靠，以上运动都可以采用手动调节，提高装置的可靠性。
具体的，所述Z轴导轨21，Y轴导轨22和X轴导轨23为三根高质量电动平台，采用进口滚珠螺杆传动，自重3.8kg；X轴回转台25和Y轴回转台24为两个手动回转台，Y轴回转台24选用蜗轮副驱动，燕尾导轨，手轮锁紧功能，X轴回转台25选用蜗轮副驱动，圆弧导轨，手轮锁紧功能。
如图6-7所示，还包括YZ连接板201，XY连接板202，角位移连接座203，回转底座204，第一连接板205，第二连接板206和水听器固定板207；所述Z轴导轨21包括可沿导轨滑动的Z轴滑块211，所述Y轴导轨22通过YZ连接板201与Z轴导轨21的Z轴滑块211固定连接；所述Y轴导轨22包括可沿导轨滑动的Y轴滑块221，所述X轴导轨23通过Y轴导轨22的Y轴滑块221与Y轴滑块221固定连接；所述X轴导轨23包括可沿导轨滑动的X轴滑块231，所述角位移连接座203与X轴滑块231固定连接，Y轴回转台24的上表面通过回转底座204与X轴滑块231固定连接，Y轴回转台24的下表面与第一连接板205的一端固定连接，第一连接板205的另一端与第二连接板206的一端固定连接，X轴回转台25的上表面与第二连接板206的另一端固定连接，X轴回转台25的下表面与水听器固定板207的一端固定连接，水听器固定板207的另一端固定设有卡套208，卡套208中部设有水听器固定孔，所述水听器4的一端与X轴滑块231固定，另一端穿过卡套208的水听器固定孔伸向水听器固定板207的下方。Z轴滑块211、Y轴滑块221和X轴滑块231分别与第一步进电机，第二步进电机，第三步进电机连接。Z轴导轨21，Y轴导轨22，X轴导轨23，X轴回转台25和Y轴回转台24的固定结构简单紧凑，稳固可靠，同时拆卸组装快捷方便，便于运输。
多轴运动装置可以进行智能扫描声场区域，也可以手动调节。可以进行电动、增量或者同步增量运动，也可以进行多轴同动、单轴匀速运动或者单轴变速运动控制。首先通过单轴的调节找到超声焦点的大致位置；其次按照数据呈现模块的数据，微调三轴及回转平台，使其找到较精确的超声焦点位置；然后多轴运动控制模块发出扫描生产指令，多轴运动装置自动按照指定的运动轨迹完成运动；最后查看数据显示模块的数据，对于不精确的数据还可以使用手动调节。
如图8-9所示，所述多轴支撑骨架3呈门框状，多轴支撑骨架3的两侧框架结构之间通过两根顶梁33连接，两根侧梁31、一根底梁32和连接于两根侧梁31之间的背板34相互连接分别围成多轴支撑骨架3的两侧框架结构，所述多轴运动装置2与多轴支撑骨架3的一侧框架结构的背板34固定连接。多轴支撑骨架3的结构简单紧凑，与多轴运动装置的固定结构稳定可靠。
如图9所示，还包括顶侧角接块301和顶梁连接块302，所述每根顶梁33和每根侧梁31之间通过顶侧角接块301连接，每根顶梁3包括至少两根小顶梁，小顶梁之间通过顶梁连接块302连接。多轴支撑骨架3通过顶侧角接块301和顶梁连接块302固定，结构稳固，同时拆卸组装快捷方便，便于运输。
具体地，多轴支撑骨架3由18个梁组成，使用铝型材加工而成，自重不足5kg，因此多轴支撑骨架3不但可以满足使用达到支撑作用，而且便于携带。
本实用新型高精度声场扫描系统，包括多轴运动装置2和多轴支撑骨架3，所述多轴运动装置2固定在多轴支撑骨架3上，所述多轴运动装置2和多轴支撑骨架3可分别进行拆卸形成多个拆卸部分，多个拆卸部分可进行组合形成便于携带的组合模块结构。本实用新型高精度声场扫描系统的多轴运动装置和多轴支撑骨架结构稳固，可拆成多个拆卸部分，多个拆卸部分可进行组合形成便于携带的组合模块结构；拆卸组装快捷方便，便于携带和运输。根据多轴支撑骨架3和多轴运动装置2安装后的结构特点，可将其拆分为12个部分，其自重不足20kg。运输时，将其12个部分放入特定的包装箱内。整体体积较小，重量较轻，便于携带。当然，也可以拆分为其它个数的模块。
具体的，所述多轴运动装置2可进行拆卸形成第一拆卸模块，第二拆卸模块，第三拆卸模块，第四拆卸模块，第五拆卸模块和第六拆卸模块；所述多轴支撑骨架3可进行拆卸形成第七拆卸模块，第八拆卸模块，第九拆卸模块，第十拆卸模块，第十一拆卸模块，第十二拆卸模块；第一拆卸模块，第二拆卸模块，第三拆卸模块，第四拆卸模块，第五拆卸模块和第六拆卸模块，第七拆卸模块，第八拆卸模块，第九拆卸模块，第十拆卸模块，第十一拆卸模块，第十二拆卸模块可进行组合形成组合模块结构。还包括包装箱，所述组合模块结构置于包装箱内进行固定；所述包装箱分别设有与第一拆卸模块，第二拆卸模块，第三拆卸模块，第四拆卸模块，第五拆卸模块和第六拆卸模块，第七拆卸模块，第八拆卸模块，第九拆卸模块，第十拆卸模块，第十一拆卸模块，第十二拆卸模块相应的固定安装结构。
如图6、7所示，所述第一拆卸模块包括Z轴导轨21，YZ连接板201和Z轴滑块211，所述Z轴滑块211设于Z轴导轨21的导轨上并可沿导轨滑动，所述YZ连接板201固定设置于Z轴滑块211的一侧；所述第二拆卸模块包括Y轴导轨22和Y轴滑块221，所述Y轴滑块221设于Y轴导轨22的导轨上并可沿导轨滑动；所述第三拆卸模块包括XY连接板202；所述第四拆卸模块包括X轴导轨23，X轴滑块231和角位移连接座203，X轴滑块231设于X轴导轨23的导轨上并可沿导轨滑动，所述角位移连接座203的一侧与X轴滑块231固定连接；所述第五拆卸模块包括回转底座204，Y轴回转台24和第一连接板205，所述Y轴回转台24的上表面与回转底座204的另一侧连接，所述Y轴回转台24的下表面与第一连接板205的一端固定连接；所述第六拆卸模块包括X轴回转台25，第二连接板206，水听器固定板207和卡套208，所述第二连接板206与X轴回转台25的上表面连接，X轴回转台25的下表面与水听器固定板207，所述卡套208固定设于水听器固定板207上。
如图8、9所示，所述第七拆卸模块包括第一顶梁331和第一顶侧角接块301a，所述第一顶侧角接块301a与第一顶梁331的一端固定连接；所述第八拆卸模块包括第二顶梁332，第二顶侧角接块301b和第一顶梁连接块302a，所述第二顶侧角接块301b与第二顶梁332的一端连接，第一顶梁连接块302a与第二顶梁332的另一端连接；所述第九拆卸模块包括第三顶梁333和第三顶侧角接块301c，所述第三顶侧角接块301c与第三顶梁333的一端固定连接；所述第十拆卸模块第四顶梁334，第四顶侧角接块301d和第二顶梁连接块302b，所述第四顶侧角接块301d和第二顶梁连接块302b分别与第四顶梁334的两端连接；所述第十一拆卸模块包括第一侧梁311，第三侧梁313，第一底梁321和第一背板341，所述第一底梁321的两端分别与第一侧梁311，第三侧梁313的一端连接，所述第一背板341分别与两侧的第一侧梁311和第三侧梁313连接；所述第十二拆卸模块第二侧梁312，第四侧梁314，第二底梁322和第二背板342，所述第二底梁322的两端分别与第二侧梁312和第四侧梁314的一端连接，所述第二背板342分别与两侧的第二侧梁312和第四侧梁314连接。
本实用新型高精度声场扫描系统测试原理为：针式水听器4针尖上有一侧几微米厚的PVDF薄膜，相当于一个高灵敏度的压电换能器，能将接收到的声压信号转换为相应的电压信号。将水听器4夹持在多轴运动装置2上可以重构出换能器的三维的声场。
下面说明本实用新型高精度声场扫描系统的测量过程。
1.将多轴运动装置2和多轴支撑骨架3放置于水槽1上，使运动部分处于各轴行程中间位置，并尽量处于高强度聚焦超声设备刀头的正上方。
2.将水听器4固定于多轴运动装置2上，垂直悬于水面之上(水听器切勿接触水面，以防连续发射超声时水听器被损坏)并通过多个角度确定水听器与水面垂直，水听器输出端连接示波器CH1通道接口。
3.打开示波器电源，并调整示波器各项参数。
4.通过控制模块的超声控制模块使换能器进行超声聚焦。开始发射后，可由水面观察到超声能量产生的圆形波纹，在圆心处可见一小突起(此处可视为声场焦域XY平面的中心点附近)，此时先调整多轴运动装置2的Z轴下降，使水听器4接近水面(切忌接触水面)，以便于观察水听器4与凸起处的位置关系，这时再调整多轴运动装置2的X轴和Y轴，使水听器位于圆心处凸起的正上方。
5.使换能器停止超声发射，将吸声材料5放入水中，然后将水听器4下降至水中合适位置，在下降时使水听器由吸声材料5的中心小孔处贯穿通过，吸声材料的作用是防止反射的回声产生干扰，设定相应的发射时间和发射参数，控制换能器超声发射。开始发射超声后，通过虚拟示波器观察水听器4所探测到的其所在位置的声压值。
6.调节多轴运动装置2的X、Y、Z轴，通过观察虚拟示波器，找到被测系统的声压焦点位置，即VPP值最大处。
7.将水听器4输出端从虚拟示波器上拔下，安装至虚拟示波器任一接口。设定相应的发射时间和发射参数，控制换能器超声发射。调节扫描宽度为60mm，扫描步长为2mm，选择面扫描。扫描完成后，保存三维立体图像，保存X、Y轴数据、图形，然后查看等db线。
8.查看保存数据，将X、Y轴调至能量最大处。然后选择Z轴扫描，宽度为300mm，步长为1mm。当扫描完成时，生成二维图像，保存Z轴数据、图像。查看Z轴保存的数据，修改Z轴坐标，再重新扫描X、Y轴，并保存数据。
9.将三轴调节至扫描结果处，水听器输出端连接至示波器上，设定相应的发射时间和发射参数，记录测试的声压值。
以上内容是结合具体的优选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 (10)
1.一种高精度声场扫描系统，其特征在于：包括控制模块，运动控制盒(6)和多轴运动机构；所述运动控制盒(6)包括通讯模块，所述控制模块通过通讯模块与运动控制盒(6)连接向运动控制盒(6)发出控制信号，所述运动控制盒(6)与多轴运动机构连接控制扫描机构动作对待测超声设备的声场进行扫描。
2.根据权利要求1所述的高精度声场扫描系统，其特征在于：所述运动控制盒(6)内设有通讯模块，运动控制模块，信号转换模块，接口模块，电机驱动模块和电源模块；电源模块的输入端与外部电源连接给运动控制盒(6)的各模块供电，所述运动控制模块分别与信号转换模块、接口模块和通讯模块连接，通讯模块和接口模块连接，通讯模块通过接口模块与控制模块连接，所述信号转换模块的输出端与电机驱动模块的输入端连接，电机驱动模块通过接口模块与多轴运动机构连接。
3.根据权利要求2所述的高精度声场扫描系统，其特征在于：所述多轴运动机构包括第一步进电机，第二步进电机，第三步进电机和三组限位开关；所述电机驱动模块包括第一步进电机驱动器(63)，第二步进电机驱动器(64)和第三步进电机驱动器(65)；所述运动控制盒(6)内设有运动控制接口板，通讯模块，运动控制模块，信号转换模块和接口模块设置在运动控制接口板上；所述信号转换模块的输出端分别与第一步进电机驱动器(63)，第二步进电机驱动器(64)和第三步进电机驱动器(65)的输入端连接，第一步进电机驱动器(63)，第二步进电机驱动器(64)和第三步进电机驱动器(65)通过接口模块分别与第一步进电机，第二步进电机和第三步进电机连接，三组限位开关的输出端通过接口模块与运动控制接口板连接。
4.根据权利要求1所述的高精度声场扫描系统，其特征在于：还包括水听器(4)和虚拟示波器，所述控制模块包括超声控制模块，数据处理模块，数据显示模块，所述超声控制模块与换能器相连向换能器发送指令进行超声聚焦；所述水听器(4)与多轴运动机构相连用于采集换能器发出声场的电压信号；所述虚拟示波器与水听器(4)相连，把采集感应的电压信号转换成数据信号；所述数据处理模块与虚拟示波器相连，把数字信号进行相应的运算，获得相应的数值；数据显示模块与数据处理模块连接。
5.根据权利要求3所述的高精度声场扫描系统，其特征在于：所述运动控制盒(6)还包括外壳(62)，第一衬板(602)，第二衬板(603)；所述第二衬板(603)置于外壳(62)内底部，第一衬板(602)设置于外壳(62)内中部，第一衬板(602)将运动控制盒(6)的内部分成上下两层，所述第一步进电机驱动器(63)和第三步进电机驱动器(65)位于外壳(62)内下层，所述运动控制接口板位于第一衬板(602)上方，第二步进电机驱动器(64)设于运动控制接口板上，所述电源模块设于外壳(62)内部一侧，设于第二衬板(603)上，运动控制接口板的接口模块设于运动控制接口板上方一侧，接口模块的接口从运动控制盒(6)的前面板接口孔位漏出。
6.根据权利要求3所述的高精度声场扫描系统，其特征在于：还包括水听器(4)，所述多轴运动机构还包括多轴运动装置(2)，多轴支撑骨架(3)；所述多轴运动装置(2)固定在多轴支撑骨架(3)上，所述水听器(4)固定于多轴运动装置(2)上，所述多轴支撑骨架(3)成门框状，门框状的开口一端与水槽(1)连接形成容纳多轴运动装置(2)的空间；所述多轴支撑骨架(3)设置于高强度聚焦超声设备的水槽(1)上方，水槽(1)内盛满水后吸声材料(5)置于水面上方，水听器(4)可穿过吸声材料(5)伸入水中。
7.根据权利要求6所述的高精度声场扫描系统，其特征在于：所述多轴运动装置(2)包括Z轴导轨(21)，Y轴导轨(22)，X轴导轨(23)，X轴回转台(25)和Y轴回转台(24)；所述第一步进电机，第二步进电机和第三步进电机分别和Z轴导轨(21)，Y轴导轨(22)，X轴导轨(23)连接，所述Z轴导轨(21)与Y轴导轨(22)滑动连接，X轴导轨(23)和Y轴导轨(22)滑动连接，所述Y轴回转台(24)与X轴导轨(23)滑动连接，X轴回转台(25)与Y轴回转台(24)连接，所述水听器(4)与X轴回转台(25)连接。
8.根据权利要求7所述的高精度声场扫描系统，其特征在于：还包括YZ连接板(201)，XY连接板(202)，角位移连接座(203)，回转底座(204)，第一连接板(205)，第二连接板(206)和水听器固定板(207)；所述Z轴导轨(21)包括可沿导轨滑动的Z轴滑块(211)，所述Y轴导轨(22)通过YZ连接板(201)与Z轴导轨(21)的Z轴滑块(211)固定连接；所述Y轴导轨(22)包括可沿导轨滑动的Y轴滑块(221)，所述X轴导轨(23)通过Y轴导轨(22)的Y轴滑块(221)与Y轴滑块(221)固定连接；所述X轴导轨(23)包括可沿导轨滑动的X轴滑块(231)，所述角位移连接座(203)与X轴滑块(231)固定连接，Y轴回转台(24)的上表面通过回转底座(204)与X轴滑块(231)固定连接，Y轴回转台(24)的下表面与第一连接板(205)的一端固定连接，第一连接板(205)的另一端与第二连接板(206)的一端固定连接，X轴回转台(25)的上表面与第二连接板(206)的另一端固定连接，X轴回转台(25)的下表面与水听器固定板(207)的一端固定连接，水听器固定板(207)的另一端固定设有卡套(208)，卡套(208)中部设有水听器固定孔，所述水听器(4)的一端与X轴滑块(231)固定，另一端穿过卡套(208)的水听器固定孔伸向水听器固定板(207)的下方。
9.根据权利要求6所述的高精度声场扫描系统，其特征在于：多轴支撑骨架(3)的两侧框架结构之间通过两根顶梁(33)连接，两根侧梁(31)、一根底梁(32)和连接于两根侧梁(31)之间的背板(34)相互连接分别围成多轴支撑骨架(3)的两侧框架结构，所述多轴运动装置(2)与多轴支撑骨架(3)的一侧框架结构的背板(34)固定连接。
10.根据权利要求9所述的高精度声场扫描系统，其特征在于：还包括顶侧角接块(301)和顶梁连接块(302)，所述每根顶梁(33)和每根侧梁(31)之间通过顶侧角接块(301)连接，每根顶梁(3)包括至少两根小顶梁，小顶梁之间通过顶梁连接块(302)连接。
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| CN110487388A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-11-22 | 中国人民解放军陆军军医大学第一附属医院 | 用于经颅刺激系统数据测试的测量方法及系统 |
| CN110595600A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-12-20 | 南京理工大学 | 基于偏振参数成像的视频帧速声场可视化系统及方法 |
| CN112964350A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-06-15 | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 | 一种基于圆形导轨的旋转式水听器复数灵敏度绝对校准的方法与系统 |
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