[发明专利]超声层析成像传感器装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种超声层析成像传感器装置，用于断层层析成像测量，特别是管道内流体、气体的分布、流型等的检测成像，属于检测领域。

背景技术

层析成像(Computed tomography)技术是指通过从物体外部检测到的数据重建物体内部(横断面)信息的技术，也叫计算机辅助断层成像技术。它是把不可分割的对象假想切成一系列的薄片，分别给存储每一薄片上的物体图像，然后再把该系列图像叠加起来，从而得到物体内部图像。它是一种由数据到图像的重建技术，通过伪彩色图像反映被测材料或制件的内部质量，定性、定量分析其缺陷，从而提高检测的可靠性。层析成像技术创新了探测物体内部结构的检测方式。当CT应用的能量波为超声波(Ultrasonic)时，就称为超声层析成像(Ultrasonic-Computed Tomography)，简称UCT成像。早期研究假设超声波在物体内部以直线传播，利用发射器到接收器之间的时间延迟或振幅衰减，重建物体内部的声速、吸收特性等参数。

目前UCT成像主要有透射型和反射型两种，而图像重建也有射线理论(几何声学理论)和衍射理论(波动声学理论)两种。透射型CT的超声发射器和接收器位于被测介质的两侧，根据接收透射的超声波来得到介质的分布信息，进而成像；反射型CT的超声发射器和接收器都位于介质的同一侧，通过接收反射的超声回波信号进行图像重组。

在扫描过程中，UCT传感器需要牢牢地与试件刚性贴合，并且传感探头阵列必须以环形阵列均匀排布。

在早期的研究中，对于UCT传感器的固定是采用粘合固定的方法，即使用耦合剂将UCT传感器探头与试件粘合，其局限性在于：

1、一旦使用耦合剂粘上后就难以取下。

2、不方便保证UCT传感器探头在圆周上的直线度和阵列的均匀度。

3、对于不同尺寸的试件需要设计不同的UCT传感器排布阵列。

发明内容

为了克服传统UCT传感器固定方式的局限性，本发明设计了一种可调的环形阵列式的UCT传感器装置，其特点是：

1、能使超声传感器探头与试件紧密接触并可靠固定，且易于装卸。

2、能保证UCT传感器探头在管道周向上的直线度和阵列的均匀度(相邻探头间的圆心角)。相邻探头间距的一致性。

3、能适用于尺寸在一定范围内的不同直径的管道试件。

一种超声层析成像传感器装置，其特征在于：有蜗轮齿和滑动通槽的传动盘(1)，呈圆环状，其中滑动通槽中插入传动销(3)，起传动作用；有圆台和滑槽，开有螺纹孔的左固定盘(7)与开有通孔右固定盘(8)通过螺栓螺母配合固定，呈带耳的圆环状，滑槽为传动销提供滑动路径；有转动把手的转动蜗杆(2)和传动盘(1)的蜗轮齿匹配，通过拧动转动蜗杆(2)使传动盘(1)相对固定盘转动，使得传动销(3)在滑动通槽内滑动并在传动盘上以左固定盘(7)的圆台为轴心转动；一对相互配合的传感探头托定向螺栓销(10)、传感探头托定向螺栓销螺钉(11)、传感探头托定位螺钉(6)用于固定传感探头托(5)，传感探头托定向螺栓销(10)和传感探头托定向螺栓销螺钉(11)头部有用于扎上弹性橡胶圈(13)的半圆槽；有用于扎上弹性橡胶圈(13)的半圆槽的传感探头托定位螺钉(6)；有通槽、螺纹孔和传感探头插座的传感探头托(5)，螺纹孔用于拧入传感探头托定位螺钉(6)，通槽用于使一对传感探头托定向螺栓销(10)和传感探头托定向螺栓销螺钉(11)穿过并在其中滑动，传感探头插座用于插入超声传感探头(14)；有并有两个圆孔的滑槽片(4)，两个圆孔其中一个为定点孔，另一个为动点孔，定点孔套在固定盘的圆台上作为定点，动点孔套在传动销上作为动点孔，通过传动销(3)的运动使得滑槽片(4)以动点孔为轴心转动，滑槽用于传感探头托(5)的定位和定向，滑槽片(4)两两相交的滑槽所交的缝隙用于传感探头托(5)的定位，通过使传感探头托螺钉(6)穿过该缝隙并拧入传感探头托(5)的螺纹孔来实现该定位。

滑槽片(4)两两相交的下沿相交所成的夹角用于传感探头托的定向，通过一对在传感探头托(5)滑动通槽内的传感探头托定向螺栓销(10)传感探头托定向螺栓销螺钉(11)，并利用弹性橡胶圈(13)扎紧定向螺栓头和传感探头螺钉(6)头，使得定向螺栓的圆柱面与滑槽片两两相交的下沿相交所成的夹角保持接触，以此来实现该定向，以保证传感探头指向圆心。

以上所述的可调的环形阵列式的UCT传感器装置通过以下方式实现：