CN212458643U - 一种自动测量压电冲击波声场的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动测量压电冲击波声场的设备，包括机架，机架上设有水槽，机架在水槽的上方设有三轴移动机构，三轴移动机构上安装有水听器，机架在水槽的下方设有用于安装压电冲击波发生器的发生器固定装置；还包括分别信号连接于三轴移动机构与水听器以获取声场特性曲线及声场三维图像的控制系统，控制系统包括用于显示声场特性曲线及声场三维图像的显示屏，控制系统还包括用于调节水听器移动轨迹的设置面板。通过控制系统实现了对水听器移动的控制，并获取到水听器位置，同时得到对应坐标的声场特性参数，以实现水听器移动的连续性与系统性，从而提高测量的便捷性和准确度，同时降低测量的工作量与测量难度。

Description

一种自动测量压电冲击波声场的设备

技术领域

本实用新型涉及声场检测技术领域，更具体地说，涉及一种自动测量压电冲击波声场的设备。

背景技术

压电体外冲击治疗仪做为最近使用越来越多的骨肌疾病的治疗设备，其焦点能量的大小，焦域空间尺寸，焦距是治疗的关键。

水听器是测量声场的重要设备。准确，方便，快捷的测量，以及测量数据的分析处理为换能器，压电冲击波，压电碎石机设备的研发，检验提供更好的保障。

传统的测量方式为单独使用水听器测量，得到的数据是离散的，不系统的，测量不方便，难度大，工作量大，测量时存在很大的不确定性。

因此，如何解决现有测量装置测量不方便、工作量大，测量时存在很大的不确定性的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种自动测量压电冲击波声场的设备，通过控制系统与三轴移动机构实现水听器移动的连续性与系统性，从而提高测量的便捷性和准确度，同时降低测量的工作量与测量难度。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种自动测量压电冲击波声场的设备，包括机架，所述机架上设有水槽，所述机架在所述水槽的上方设有三轴移动机构，所述三轴移动机构上安装有水听器，所述机架在所述水槽的下方设有用于安装压电冲击波发生器的发生器固定装置；

还包括分别信号连接于所述三轴移动机构与所述水听器以获取声场特性曲线及声场三维图像的控制系统，所述控制系统包括用于显示所述声场特性曲线及所述声场三维图像的显示屏，所述控制系统还包括用于调节所述水听器移动轨迹的设置面板。

优选的，所述三轴移动机构包括X轴、Y轴和Z轴，所述Z轴上设有水听器固定装置，所述水听器安装固定于所述水听器固定装置上。

优选的，所述X轴、Y轴和Z轴均包括滚珠、丝杠、滑轨以及用于驱动所述丝杠旋转的电机，所述电机信号连接于所述控制系统。

优选的，所述控制系统包括安装在所述X轴上以检测所述水听器的X轴坐标的第一检测装置、安装在所述Y轴上以检测所述水听器的Y轴坐标的第二检测装置以及安装在所述Z轴上以检测所述水听器的Z轴坐标的第三检测装置。

优选的，所述第一检测装置、所述第二检测装置以及所述第三检测装置均为绝对值编码器。

优选的，所述机架包括四个支腿，每个所述支腿上均设有可调节长度的地脚。

优选的，所述地脚的一端固定有螺杆，所述地脚通过所述螺杆旋拧于所述支腿上。

优选的，所述设置面板为所述显示屏，所述显示屏为触控显示屏。

优选的，所述发生器固定装置包括安装于所述机架上的两个对扣的卡扣，以将压电冲击波发生器扣紧后固定在机架上。

优选的，所述水听器固定装置包括用于卡紧所述水听器的铝板。

本实用新型所提供的自动测量压电冲击波声场的设备，包括机架，在机架上设置水槽，机架在水槽的下方设有发生器固定装置，以将需要测量的压电冲击波发生器安装于水槽的下方，并使压电冲击波发生器向水槽发射冲击波以便水听器进行测量，机架在水槽的上方设置三轴移动机构，水听器安装固定在三轴移动机构上，三轴移动机构连接于控制系统，以便通过控制系统控制三轴移动机构运动，从而实现对水听器移动的控制，以实现水听器移动的连续性与系统性，从而提高测量的便捷性和准确度，同时降低测量的工作量与测量难度。

控制系统分别信号连接于三轴移动机构与水听器，以通过三轴移动机构获得水听器的坐标信号，并通过水听器获得水听器所检测的声场信号，从而得到水听器在每个点的声场特性参数，即通过控制系统实现了对水听器移动的控制，并能获取到水听器位置，同时获取对应坐标的声场特性参数，以便获取压电冲击波发生器的声场特性曲线及声场的三维图像，并通过显示屏显示出来，从而直观的理解检测结果。另外，控制系统还信号连接于用于调节水听器移动轨迹的设置面板，即可通过设置面板来设置三轴移动机构的运动方式，从而实现对水听器移动轨迹的设置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供自动测量压电冲击波声场的设备具体实施例的示意图；

图2为A部分的示意图；

图3为机架和三轴移动机构的示意图。

其中，1-水听器、2-机架、3-压电冲击波发生器、4-控制系统、5-显示屏、6-水槽、7-X轴、8-Y轴、9-Z轴、10-电机、11-绝对值编码器、12-水听器固定装置、13-发生器固定装置、14-支腿、15-地脚。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种自动测量压电冲击波声场的设备，通过控制系统与三轴移动机构实现水听器移动的连续性与系统性，从而提高测量的便捷性和准确度，同时降低测量的工作量与测量难度。

请参考图1至图3，图1为本实用新型所提供自动测量压电冲击波声场的设备具体实施例的示意图；图2为A部分的示意图；图3为机架和三轴移动机构的示意图；

本实用新型所提供的自动测量压电冲击波声场的设备，包括机架2，机架2上设有水槽6，机架2在水槽6的上方设有三轴移动机构，三轴移动机构上安装有水听器1，机架2在水槽6的下方设有用于安装压电冲击波发生器3的发生器固定器装置13；

还包括分别信号连接于三轴移动机构与水听器1以获取声场特性曲线及声场三维图像的控制系统4，控制系统4包括用于显示声场特性曲线及声场三维图像的显示屏5，控制系统4还包括用于调节水听器1移动轨迹的设置面板。

其中，机架2为安装整个设备的载体，机架2可由型材装配设计而成，水槽6、三轴移动机构、发生器固定器装置13分别固定机架2的相应位置，以便将需要检测的压电冲击波发生器3固定在水槽6的下方，压电冲击波发生器3产生压电冲击波，水槽6传导压电冲击波发生器3产生的声场。水听器1可将水中的声压信号转换为电信号，经过示波器处理传导给水听器1高速采集卡。

三轴移动机构用于带动水听器1移动，控制系统4控制三轴移动机构的运动，从而对水听器1的移动进行控制，控制系统4接收通过三轴移动机构接收水听器1的坐标信号，同时控制系统4信号连接于水听器1，以接收水听器1所检测的声场信号，以便生成水听器1在每个点的声压台数，输出立体的声场特性曲线及声场的三维图像。显示屏5用于显示控制系统4输出的显示声场特性曲线及声场的三维图像，以便于直观的查看压电冲击波发生器3的声压特性。

综上，本实用新型所提供的自动测量压电冲击波声场的设备，包括机架2，在机架2上设置水槽6，机架2在水槽6的下方设有发生器固定器装置13，以将需要测量的压电冲击波发生器3安装于水槽6的下方，并使压电冲击波发生器3向水槽6发射冲击波以便水听器1进行测量，机架2在水槽6的上方设置三轴移动机构，水听器1安装固定在三轴移动机构上，三轴移动机构连接于控制系统4，以便通过控制系统4控制三轴移动机构运动，从而实现对水听器1移动的控制，以实现水听器1移动的连续性与系统性，从而提高测量的便捷性和准确度，同时降低测量的工作量与测量难度。

控制系统4分别信号连接于三轴移动机构与水听器1，以通过三轴移动机构获得水听器1的坐标信号，并通过水听器1获得水听器1所检测的声场信号，从而得到水听器1在每个点的声场特性参数，即通过控制系统4实现了对水听器1移动的控制，并能获取到水听器1位置，同时得到对应坐标的声场特性参数。以便得到压电冲击波发生器3的声场特性曲线及声场的三维图像，并通过显示屏显示出来，从而直观的理解检测结果。另外，控制系统4还信号连接于用于调节水听器1移动轨迹的设置面板，即可通过设置面板来设置三轴移动机构的运动方式，从而实现对水听器1移动轨迹的设置。

在上述实施例的基础之上，考虑到水听器1的具体设置方式，作为一种优选，三轴移动机构包括X轴7、Y轴8和Z轴9，Z轴9上设有水听器固定装置12，水听器1安装固定于水听器固定装置12上。即本实施例中，水听器1固定只在处于竖直状态的Z轴9上，以保证水听器1竖直向下，提高检测的准确度。具体的，X轴7、Y轴8和Z轴9均包括滚珠、丝杠、滑轨以及用于驱动丝杠旋转的电机10，电机10信号连接于控制系统4。

即本实施例中，控制系统4通过分别控制X轴7、Y轴8和Z轴9上的电机10来控制X轴7、Y轴8和Z轴9的运动，通过丝杠转动可在移动轴行程范围内使水听器1到达任意位置，并获取水听器1的三轴坐标，电机10可为丝杠转动提供动力，即可通过控制电机10转动的角度来控制水听器1的位置。

在上述实施例的基础之上，考虑到控制系统4获取水听器1坐标信息的具体方式，作为一种优选，控制系统4包括安装在X轴7上以检测水听器1的X轴坐标的第一检测装置、安装在Y轴8上以检测水听器1的Y轴坐标的第二检测装置以及安装在Z轴9上以检测水听器1的Z轴坐标的第三检测装置。

作为一种优选，第一检测装置、第二检测装置以及第三检测装置均为绝对值编码器11。绝对值编码器11由机械位置确定编码，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。通过绝对值编码器11的反馈可以精确快速的读取水听器1所在的位置。

在上述实施例的基础之上，考虑到支腿14的具体设置方式，作为一种优选，机架2包括四个支腿14，每个支腿14上均设有可调节长度的地脚15。作为一种优选，地脚15的一端固定有螺杆，地脚15通过螺杆旋拧于支腿14上。如此，便可通过旋拧螺杆来调整地脚15的长度，进入调整机架2的水平度，以保证测试数据的准确度。

在上述实施例的基础之上，考虑到设置面板的具体设置方式，作为一种优选，设置面板为显示屏5，显示屏5为触控显示屏。即本实施例中，显示屏5即为设置面板，显示屏5具有显示场特性曲线及声场的三维图像的作用，同时，显示屏5还用于设置水听器1移动的方式。

在上述实施例的基础之上，考虑到发生器固定器装置13的具体设置方式，作为一种优选，发生器固定器装置13包括安装于机架2上的两个对扣的卡扣，以将压电冲击波发生器3扣紧后固定在机架2上。即本实施例中，发生器固定器装置13为两个对扣的卡扣，将压电冲击波发生器3扣紧后固定在机架2上，并可快速拆卸方便更换不同的压电冲击波发生器3。

在上述实施例的基础之上，考虑到水听器固定装置12的具体设置方式，作为一种优选，水听器固定装置12包括用于卡紧水听器1的铝板。即本实施例中，水听器固定装置12由铝板加工而成，需要指出的是，固定在水听器固定装置12上的水听器1应当保持竖直向下，且保证在运动过程中不会脱落滑动等影响测试数据。

关于控制系统4输出声场特性曲线及声场三维图像的具体方式，可参考现有技术中有关内容，例如，控制系统4可通过通信的方式获取上位机数据处理软件设置数据，并实时返回采集的数据。控制系统4通过水听器1高速采集卡获取声场电信号，并将该数据通过微控制器转发给上位机数据处理软件处理。

控制系统4通过装置在电机10和丝杠之间的绝对值编码器11获取水听器1所在位置的三维立体坐标，即X轴7、Y轴8、Z轴9的位置，并将该数据通过通信的方式上传给微控制器。微控制器依据上位机数据处理软件设置的数据以及X轴7、Y轴8、Z轴9实时返回的位置，控制电机10进行相应的位置移动，同时根据水听器1高速采集卡返回的数据进行比较后自动测量出声场最大值位置。控制器可以手动粗调，依据配备示波器获取声场最大值的大概位置，然后进入控制系统4自动模式获取声场最大值位置，以缩小测量范围，提高测量效率，输出立体的声场特性曲线及声场的三维图像。

具体的，控制系统4对每个坐标点的声场强度进行软件均值滤波，例如，对每个点的声场强度均进行十次测量，然后对这十次数据进行排序，取中间六个数据进行均值计算，从而得到每个坐标点的平均声场强度。同时与计算机进行串口通信，将对应坐标点的位置和声场强度上传给计算机，计算机获得每个坐标点的声场强度，并存储起来。

当水听器1移动到某一位置时，计算机在显示屏5上用绿色像素点指示，并显示当前的坐标位置和声场强度。与此同时，计算机将当前所有测量的坐标点位置的声场强度值根据大小进行排序，并按比例给予不同深度的红色值，以此来形成立体显示所需要的元素图像。计算机利用人的双眼视差原理，分别将带有像差的左右两幅图像送入左右两眼，使其在显视器上进行分时交替显示，就能使人产生纵深感，即3D立体效果。从而可以直观的得到当前位置的声场强度和实时更新的立体声场强度特性曲线及图像。

以上对本实用新型所提供的自动测量压电冲击波声场的设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自动测量压电冲击波声场的设备，其特征在于，包括机架(2)，所述机架(2)上设有水槽(6)，所述机架(2)在所述水槽(6)的上方设有三轴移动机构，所述三轴移动机构上安装有水听器(1)，所述机架(2)在所述水槽(6)的下方设有用于安装压电冲击波发生器(3)的发生器固定器装置(13)；

还包括分别信号连接于所述三轴移动机构与所述水听器(1)以获取声场特性曲线及声场三维图像的控制系统(4)，所述控制系统(4)包括用于显示所述声场特性曲线及所述声场三维图像的显示屏(5)，所述控制系统还包括用于调节所述水听器(1)移动轨迹的设置面板。

2.根据权利要求1所述的自动测量压电冲击波声场的设备，其特征在于，所述三轴移动机构包括X轴(7)、Y轴(8)和Z轴(9)，所述Z轴(9)上设有水听器固定装置(12)，所述水听器(1)安装固定于所述水听器固定装置(12)上。

3.根据权利要求2所述的自动测量压电冲击波声场的设备，其特征在于，所述X轴(7)、Y轴(8)和Z轴(9)均包括滚珠、丝杠、滑轨以及用于驱动所述丝杠旋转的电机(10)，所述电机(10)信号连接于所述控制系统(4)。

4.根据权利要求3所述的自动测量压电冲击波声场的设备，其特征在于，所述控制系统(4)包括安装在所述X轴(7)上以检测所述水听器(1)的X轴坐标的第一检测装置、安装在所述Y轴(8)上以检测所述水听器(1)的Y轴坐标的第二检测装置以及安装在所述Z轴(9)上以检测所述水听器(1)的Z轴坐标的第三检测装置。

5.根据权利要求4所述的自动测量压电冲击波声场的设备，其特征在于，所述第一检测装置、所述第二检测装置以及所述第三检测装置均为绝对值编码器(11)。

6.根据权利要求1所述的自动测量压电冲击波声场的设备，其特征在于，所述机架(2)包括四个支腿(14)，每个所述支腿(14)上均设有可调节长度的地脚(15)。

7.根据权利要求6所述的自动测量压电冲击波声场的设备，其特征在于，所述地脚(15)的一端固定有螺杆，所述地脚(15)通过所述螺杆旋拧于所述支腿(14)上。

8.根据权利要求2至7任一项所述的自动测量压电冲击波声场的设备，其特征在于，所述设置面板为所述显示屏(5)，所述显示屏(5)为触控显示屏。

9.根据权利要求8所述的自动测量压电冲击波声场的设备，其特征在于，所述发生器固定器装置(13)包括安装于所述机架(2)上的两个对扣的卡扣，以将压电冲击波发生器(3)扣紧后固定在所述机架(2)上。

10.根据权利要求2所述的自动测量压电冲击波声场的设备，其特征在于，所述水听器固定装置(12)包括用于卡紧所述水听器(1)的铝板。

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