CN205384249U - 一种控制按压大小的超声波探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种控制按压大小的超声波探头，包括设于壳体内部的压电晶片与设于壳体外部的探头信号输出端连接，所述壳体的内部由吸声材料隔层分隔成上腔体与下腔体，所述压电晶片位于下腔体并由吸声材料填充；所述上腔体内设有电路板，所述电路板通过连接线与所述探头信号输出端连接；所述壳体的顶端开孔，孔中内嵌有压电传感器，所述压电传感器与所述电路板进行电连接。本实用新型的超声波探头降低了按压不同所带来的测量差异，有效消除对于评定结果的分歧；从而提高了检测的准确性和直观性。

Description

一种控制按压大小的超声波探头

技术领域

本实用新型涉及超声波检测技术领域，具体是一种控制按压大小的超声波探头。

背景技术

超声检测是工业上对金属或非金属进行内部质量检验的常用方法，其原理是使用超声波发射装置和接收装置，获取高频声波信号在工件内部的传播情况，通过分析超声波回波信号的幅度和形态、入射波和回波之间的传播时间、声波在材料中的衰减情况进而判定工件内部是否存在缺陷。

在实际的手动超声波检测工作中，常会遇到对于同一缺陷、同一设备、同样的耦合剂，由不同的操作者进行检测时，缺陷大小的评定结果也会产生较大差异的情况，此种差异来源于不同操作人员用手按压探头的操作习惯不同，按压的压力越大，回波的波峰越高。《无损检测》期刊2015年第37卷第6期74-76页记载了：研究表明差异的大小会随着探头频率的增加而增加，在使用5MHz、Φ14mm的探头对钢锻件进行超声检测时，不同操作者的按压力度会导致回波差异可高达4~6dB，这种差异会给超声检测的结果判定带来较大分歧。再者，超声检测时有经验的操作者可通过控制按压大小调整回波高度，即便在有监理或委托方现场见证的情况下也可能存在舞弊的嫌疑。

实用新型内容

本实用新型是针对以上问题，提供一种可显示操作者按压大小的超声波探头，规范和统一按压大小，使不同操作者尽量得到相同的评定结果，提高评定结果的可靠性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种控制按压大小的超声波探头，包括设于壳体内部的压电晶片与设于壳体外部的探头信号输出端连接，所述壳体的内部由吸声材料隔层分隔成上腔体与下腔体，所述压电晶片位于下腔体并由吸声材料填充；所述上腔体内设有电路板，所述电路板通过连接线与所述探头信号输出端连接；所述壳体的顶端开孔，孔中内嵌有压电传感器，所述压电传感器与所述电路板进行电连接。

进一步方案，所述上腔体内设有微型电池，所述壳体外壁固设有信号灯和用于控制微型电池开关的电池开关，所述微型电池分别与电路板、压电传感器连接进行供电；所述电路板输出端与信号灯连接。

进一步方案，所述电路板是由同相比例放大器、模数转换器和DSP单片机组成；所述同相比例放大器的输入端与压电传感器的输出端连接，同相比例放大器的输出端与模数转换器连接，所述模数转换器的输出端分别与所述DSP单片机、探头信号输出端连接，所述DSP单片机的输出端与信号灯连接。

本实用新型中同相比例放大器、模数转换器和DSP单片机均为已知市售产品，本申请中电压放大器选用ZH4734；模数转换器选用HX711。压电传感器感受到压力后会输出一个微弱的电压信号给同相比例放大器，经其放大电压信号后进入模数转换器中转化为数字信号，而输出显示在示波器屏幕上。同时，模数转换器将数字信号传给DSP单片机，DSP单片机控制信号灯的开、关。

本实用新型中通过压电晶片、探头信号输出端负责正常的收、发超声波信号功能，由压电传感器将压电传感器接收到的压力信号转变为电信号，经过同相比例放大器放大后再经模数转换器转化成表示相应的压力大小的数字信号，其单位可以是帕斯卡或牛顿。显示压力大小的信号可以由超声波仪器读出直接显示在示波器屏幕上或者以安装在壳体上的信号灯是否发光进行判定，当所施加压力在约定的合理范围值以内时，信号灯发光；偏离合理范围时，则信号灯不发光。

所以本实用新型的超声波探头可显示并提醒操作者所施加的压力是否得当，降低了按压不同所带来的测量差异，有效消除对于评定结果的分歧；从而提高了检测的准确性和直观性。另外，在超声波检测过程中，其操作过程及按压力大小是可直接观察的，从而方便监督人员从旁见证，避免检测过程中舞弊嫌疑。

附图说明

下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型的电路原理框图。

图中：1-探头信号输出端，2-壳体，3-连接线，4-电路板，5-压电传感器，6-微型电池，7-信号灯，8-电池开关，9-吸声材料隔层，10-压电晶片。

具体实施方式

如图1所示一种控制按压大小的超声波探头，包括设于壳体2内部的压电晶片10与设于壳体2外部的探头信号输出端1连接，所述壳体2的内部由吸声材料隔层9分隔成上腔体与下腔体，所述压电晶片10位于下腔体并由吸声材料填充；所述上腔体内设有电路板4，所述电路板4通过连接线3与所述探头信号输出端1连接；所述壳体2的顶端开孔，孔中内嵌有压电传感器5，所述压电传感器5与所述电路板4进行电连接。

进一步方案，所述上腔体内设有微型电池6，所述壳体2外壁固设有信号灯7和用于控制微型电池6开关的电池开关8，所述微型电池6分别与电路板4、压电传感器5连接进行供电；所述电路板4输出端与信号灯7连接。

如图2所示，电路板4是由同相比例放大器41、模数转换器42和DSP单片机43组成；所述同相比例放大器41的输入端与压电传感器5的输出端连接，同相比例放大器41的输出端与模数转换器42连接，所述模数转换器42的输出端分别与DSP单片机43、探头信号输出端1连接，所述DSP单片机43的输出端与信号灯7连接。

在进行超声波检测前要先用超声波探头在标准试块上进行测量校准后，再将超声波探头与超声波仪器连接，打开电池开关8，操作者用手指按压压电传感器5进行校准操作，压电传感器5检测到压力信号后转化为电信号，传入电路板4，经同相比例放大器41放大处理后传入数模转换器42中转换成数字信号，输出为压力大小并显示在超声波仪器的显示屏上。当操作者做好相应的基准曲线时，记录下操作者的平均按压值大小a，并约定一个合理的压力浮动范围b%，设定当按压值介于a±b%之内时，DSP单片机43输出电流使信号灯7发光，当按压值偏离a±b%时，DSP单片机43不输出电流使信号灯不7发光。

在现场进行实际检测工作中，将超声波探头与超声波仪器连接好，打开电池开关8，操作者可凭经验适当用力按压超声波探头进行检测即可，当在扫查检测的过程中发现可疑的波峰时，先找到波峰最高处，再用手指按压压电传感器5，并调整按压的压力大小使得压力落入预定压力范围值a±b%内，从而DSP单片机43输出电流使信号灯7发光，再进行仔细甄别判定，即可有效地避免评定分歧。同时信号灯是否发光也是旁观者可见的，有利于见证方从旁见证。

所以，超声波探头在校准好以后，即便是在不支持直接读取压力数据大小的超声波仪器上，也可以只凭信号灯是否发光进行使用，有效扩大了本实用新型的使用范围。

其他类型的超声波探头其下部的常规探头结构不变，在其上部增加相应的压电传感器与电路板即可达到本实用新型的功效。

以上实施例并非仅限于本实用新型的保护范围，所有基于本实用新型的基本思想而进行修改或变动的都属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种控制按压大小的超声波探头，包括设于壳体（2）内部的压电晶片（10）与设于壳体（2）外部的探头信号输出端（1）连接，其特征在于：所述壳体（2）的内部由吸声材料隔层（9）分隔成上腔体与下腔体，所述压电晶片（10）位于下腔体并由吸声材料填充；所述上腔体内设有电路板（4），所述电路板（4）通过连接线（3）与所述探头信号输出端（1）连接；所述壳体（2）的顶端开孔，孔中内嵌有压电传感器（5），所述压电传感器（5）与所述电路板（4）进行电连接。

2.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：所述上腔体内设有微型电池（6），所述壳体（2）外壁固设有信号灯（7）和用于控制微型电池（6）开关的电池开关（8），所述微型电池（6）分别与电路板（4）、压电传感器（5）连接进行供电；所述电路板（4）输出端与信号灯（7）连接。

3.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：所述电路板（4）是由同相比例放大器（41）、模数转换器（42）和DSP单片机（43）组成；所述同相比例放大器（41）的输入端与压电传感器（5）的输出端连接，同相比例放大器（41）的输出端与模数转换器（42）连接，所述模数转换器（42）的输出端分别与所述的DSP单片机（43）、探头信号输出端（1）连接，所述DSP单片机（43）的输出端与信号灯（7）连接。