CN220137379U - 一种超声波相位控制接收阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种超声波相位控制接收阵列，属于超声波阵列技术领域，包括PCB板，PCB板上设置有电路网络，还包括若干个接收单元和叠加模块，若干个接收单元设置在PCB板上，且与PCB板上的电路网络连接，叠加模块设置在PCB板的一侧，且叠加模块与PCB板上的电路网络输出端连接。本实用新型通过滤波器检测收末尾电荷移位寄存器单元的电荷量，然后根据电荷量确定电荷的转移时间控制接收延时，集中所需接收方向回波信号的能量，滤除其他方向的信号，使得检测结果更加准确。

Description

一种超声波相位控制接收阵列

技术领域

本实用新型涉及超声波阵列技术领域，尤其涉及一种超声波相位控制接收阵列。

背景技术

超声相控阵技术是超声波技术的重要应用之一，已有近20多年的发展历史，具有高覆盖范围、检测灵敏度及准确性，低功率，瞬时响应，动态聚焦和无创等特点。初期主要应用于医疗领域，在医学超声成像中使用相控阵换能器快速移动所发射的超声波束对被检的器官进行成像。随着电子技术和计算机技术的快速发展,超声相控阵技术逐渐应用于工业无损检测。超声相控阵是超声探头晶片的组合，由多个压电晶片按一定的规律分布排列，通过不同的延迟时间控制激发各个晶片，所有晶片发射的超声波形成一个整体波阵面，能有效地控制发射超声束(波阵面)的形状和方向，能实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦。它为确定不连续性的形状、大小和方向提供出比单个或多个探头系统更大的能力。

超声波阵元发射出的声束在遇到被测物会反射回来，由于探头阵元排列的空间位置不同，反射回波到达各阵元的时间也会不同。且由于波束扩散及被测物体表面的漫反射效应，使回波来自不同方向，导致接收阵元接收到不同相位和能量大小的叠加回波信号。通常需要使用延迟器按照发射聚焦法则精确控制各阵元的接收延迟来聚焦接收波束并消除非聚焦波束信号，再对所有接收阵元的回波信号进行叠加，反馈至信号接收处理模块。但是由于设计延迟器很难精准的控制延迟的时间，而使得接收的信号杂波影响较大，因此，需要设计一种主动控制的超声波相位控制接收阵列。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超声波相位控制接收阵列，解决现有超声波阵列接收的杂波较多，影响检测结果的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种超声波相位控制接收阵列，包括PCB板，PCB板上设置有电路网络，还包括若干个接收单元和叠加模块，若干个接收单元设置在PCB板上，且与PCB板上的电路网络连接，叠加模块设置在PCB板的一侧，且叠加模块与PCB板上的电路网络输出端连接。

进一步地，接收单元包括电荷耦合器件单元和接收晶片，接收晶片设置在电荷耦合器件单元的顶部，接收晶片设置导线与电荷耦合器件单元连接。

进一步地，电荷耦合器件单元包括充电模块、转移栅、电荷移位寄存器线阵、驱动模块和滤波器，充电模块的输入端与外部的控制信号连接，充电模块的输出端与转移栅连接，转移栅分别与电荷移位寄存器线阵和驱动模块连接，驱动模块的输出端与电荷移位寄存器线阵连接，滤波器与电荷移位寄存器线阵的输出端连接。

进一步地，叠加模块包括电阻Rs、电阻Re、放大器U1和若干个输入电阻，电阻Rs的一端与放大器U1的输出端连接，电阻Rs的另一端与电阻Re一端和放大器U1的负极输入端连接，电阻Re的另一端接地，每个输入电阻的一端与一个接收单元的输出端连接，若干个输入电阻的另一端均与放大器U1的正极输入端连接。

本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本实用新型通过滤波器检测收末尾电荷移位寄存器单元的电荷量，然后根据电荷量确定电荷的转移时间控制接收延时，集中所需接收方向回波信号的能量，滤除其他方向的信号，使得检测结果更加准确。

附图说明

图1是本实用新型阵列结构示意图；

图2是本实用新型接收单元结构示意图；

图3是本实用新型电荷耦合器件单元模块框图；

图4是本实用新型叠加模块电路原理图。

附图中，1-PCB板，2-接收单元，3-叠加模块，4-电荷耦合器件单元，5-接收晶片。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

如图1所示，一种超声波相位控制接收阵列，包括PCB板1，PCB板1上设置有电路网络。还包括若干个接收单元2和叠加模块3，若干个接收单元2设置在PCB板1上，且与PCB板1上的电路网络连接，叠加模块3设置在PCB板1的一侧，且叠加模块3与PCB板1上的电路网络输出端连接。

通过滤波器检测收末尾电荷移位寄存器单元的电荷量，然后根据电荷量确定电荷的转移时间控制接收延时，集中所需接收方向回波信号的能量，滤除其他方向的信号，使得检测结果更加准确。

本实用新型实施例中，接收单元2包括电荷耦合器件单元4和接收晶片5，接收晶片5设置在电荷耦合器件单元4的顶部，接收晶片5设置导线与电荷耦合器件单元4连接。在超声波相控阵接收整列中，接收探头中每一个超声波接收晶片与一组CCD单元连接，组成一个接收单元如图3所示。接收单元以阵列的形式排布，组成M×N的超声波相控阵接收阵列，如图4所示，L为接收阵列长度，W为接收阵列宽度，所有的接收单元输出信号通过叠加模块进行叠加后为最终输出信号。

本实用新型实施例中，如图4所示叠加模块3包括电阻Rs、电阻Re、放大器U1和若干个输入电阻，电阻Rs的一端与放大器U1的输出端连接，电阻Rs的另一端与电阻Re一端和放大器U1的负极输入端连接，电阻Re的另一端接地，每个输入电阻的一端与一个接收单元2的输出端连接，若干个输入电阻的另一端均与放大器U1的正极输入端连接。电阻Rs作为反馈电阻，电阻Re是接地电阻，接收单元2的输出信号经过放大器U1叠加后输出，输出的为叠加后的信号。

本实用新型实施例中，电荷耦合器件单元4包括充电模块、转移栅、电荷移位寄存器线阵、驱动模块和滤波器，充电模块的输入端与外部的控制信号连接，充电模块的输出端与转移栅连接，转移栅分别与电荷移位寄存器线阵和驱动模块连接，驱动模块的输出端与电荷移位寄存器线阵连接，滤波器与电荷移位寄存器线阵的输出端连接。充电模块、转移栅、电荷移位寄存器线阵、驱动模块和滤波器均是使用现有的CCD模块电路，该结构为公知电路结构，或者直接网上购买焊接即可使用。

其中充电模块采用晶体管或场效应管可控恒流源模型，可将输入信号等比转换为充电电流；转移栅为充电模块对首个电荷移位寄存器单元的可控充电开关；电荷移位寄存器线阵由多个电荷移位寄存器单元组成，电荷可受控在各个单元之间按序转移并在末尾单元输出电荷；驱动模块可输入转移栅控制信号和电荷转移控制信号，实现对转移栅和电荷移位寄存器线阵的控制。电荷检测滤波模块接检测收末尾电荷移位寄存器单元的电荷量，并起到滤除高频信号，平滑输出信号的作用。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种超声波相位控制接收阵列，包括PCB板(1)，PCB板(1)上设置有电路网络，其特征在于：还包括若干个接收单元(2)和叠加模块(3)，若干个接收单元(2)设置在PCB板(1)上，且与PCB板(1)上的电路网络连接，叠加模块(3)设置在PCB板(1)的一侧，且叠加模块(3)与PCB板(1)上的电路网络输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种超声波相位控制接收阵列，其特征在于：接收单元(2)包括电荷耦合器件单元(4)和接收晶片(5)，接收晶片(5)设置在电荷耦合器件单元(4)的顶部，接收晶片(5)设置导线与电荷耦合器件单元(4)连接。

3.根据权利要求2所述的一种超声波相位控制接收阵列，其特征在于：电荷耦合器件单元(4)包括充电模块、转移栅、电荷移位寄存器线阵、驱动模块和滤波器，充电模块的输入端与外部的控制信号连接，充电模块的输出端与转移栅连接，转移栅分别与电荷移位寄存器线阵和驱动模块连接，驱动模块的输出端与电荷移位寄存器线阵连接，滤波器与电荷移位寄存器线阵的输出端连接。

4.根据权利要求3所述的一种超声波相位控制接收阵列，其特征在于：叠加模块(3)包括电阻Rs、电阻Re、放大器U1和若干个输入电阻，电阻Rs的一端与放大器U1的输出端连接，电阻Rs的另一端与电阻Re一端和放大器U1的负极输入端连接，电阻Re的另一端接地，每个输入电阻的一端与一个接收单元(2)的输出端连接，若干个输入电阻的另一端均与放大器U1的正极输入端连接。