[发明专利]一种测量相控阵超声换能器声场的同步触发方法

说明书

技术领域：

本发明涉及超声无损检测领域，特别涉及相控阵超声换能器声场测量与校准，是一种测量相控阵超声换能器声场的同步触发方法。

背景技术

与传统的超声检测技术相比，超声相控技术有很多突出的优点。它采用电子方法控制声束偏转、聚焦和扫描，可以在不移动或少移动换能器的情况下进行快捷的扫查；具有良好的声束可达性，能对复杂几何形状的工件及其盲区缺陷进行检查；通过优化控制焦点尺寸、焦区深度和声束方向，可使检测分辨率、信噪比等性能得到提高，检测图像更加清晰，检测速度更加快速。

正是基于以上的优点，超声相控技术正越来越广泛的被应用在超声无损检测中。相控阵超声换能器作为超声相控检测系统的核心部件，它的各种特性，尤其是声场特性直接影响到了检测的精度，因此很有必要对其声场进行测量和校准。在对相控阵超声换能器进行声场测量时，相控激励与数据采集之间的同步显得尤为重要。而目前市场上的相控阵超声换能器激励装置大多数都未设置激励同步信号输出，给相控阵声场测量时的数据采集同步带来了困难。

发明内容：

本发明的目的是提供一种用于测量相控阵超声换能器声场的同步触发方法。该方法有效的实现了相控阵超声换能器声场测量时信号采集与相控激励间的同步。

为达到上述目的，本发明的构思是：将相控阵超声换能器某一阵元的激励信号u_i引出，通过信号转换电路转换为TTL信号u_o，并以此TTL信号作为高速采集卡的触发信号，从而实现相控阵超声换能器声场测量时信号采集与相控激励间的同步。

根据上述的发明构思，本发明的技术方案如下：

如图1所示，在使用相控阵超声换能器相控激励装置对相控阵换能器进行相控激励时，将某一阵元的激励信号引出，通过如图2所示的转换电路，将高压负脉冲激励信号转换为TTL信号，并将该信号输入到高速采集卡的外触发输入端，从而实现在相控激励装置激励换能器的同时，触发高速采集卡采集数据，对水听器测量到的相控阵超声换能器声场中某一点的声压信号进行采集，从而实现了信号采集与相控激励间的同步。

综以上所采取的技术方案，现实了本发明的目的。

本发明的有益效果是：采用本发明的方法既使相控阵激励装置未设计激励同步信号输出也可实现数据采集与相控激励间的同步，即采用任何相控激励装置激励相控阵超声换能器，都可应用本发明的方法实现生产测量时的数据采集和相控激励间的同步。

附图说明：

图1本发明测量相控阵超声换能器声场时同步触发数据采集的原理图

图2本发明信号转换电路原理图

在图1和图2中，1：相控激励装置；2：数据采集卡；3：信号转换电路；4：前置放大器；5：相控阵超声换能器；6：水听器；7：光电耦合器；8：单稳态多谐振荡器。

具体实施方案：

本发明的具体实施方案结合附图详述如下：

图1是本发明测量相控阵超声换能器声场同步触发方法原理图。其中包括了相相控激励装置(1)，数据采集卡(2)，信号转换电路(3)，前置放大器(4)，相控阵超声换能器(5)，水听器(6)。在对相控阵超声换能器(5)进行声场测量时，先用相控激励装置(1)对相控阵超声换能器(5)进行相控激励，同时通过高速采集卡(2)采集水听器(6)测量得到的经过前置放大器(4)放大的相控阵超声换能器(5)声场中某一点的声压信号。声场测量要求数据采集与相控激励同步。本发明通过将相控阵超声换能器(5)某一阵元的激励信号引出，并通过信号转换电路(3)将该高压负脉冲信号，转换为适合数据采集卡触发的TTL信号，并将该TTL信号输入到高速采集卡(2)的外触发输入端，触发数据采集卡，从而实现数据采集与相控激励间的同步。

信号转换电路(3)如图2所示，是本发明的重要组成部分，用于实现从高压负脉冲信号到TTL信号的转换，并实现激励脉冲与TTL触发信号的电隔离。该电路由一个光电耦合器(7)和单稳态多谐振荡器(8)以及若干电阻电容组成。首先，通过光电耦合器(7)将高压负脉冲信号转换为TTL信号，同时实现激励脉冲与触发信号的电隔离。再通过单稳态多谐振荡器(8)拓展TTL信号高电平的持续时间，以适应高速数据采集卡(2)的触发要求。