[发明专利]一种超声成像检测装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及超声成像技术领域，特别涉及一种超声成像检测装置及系统。

背景技术

超声相控阵成像对于无损检测具有重要的意义，近年来更是得到了广泛 应用。相控阵检测具有极大的灵活性，可以检测不规则形状的零件。相对于 传统的单阵元探伤系统，相控阵检测/探伤具有探查面积大、信噪比高、检测 结果直观等优点。常用的相控阵的工作方式有平面波束、扇扫波束及聚焦波 束等，不同的工作方式具有不同的探查范围和精度。同时，随着2D换能器的 发展，零器件的三维体扫描技术在无损探伤领域中得到了广泛的应用。

随着电子技术的进步，数字信号处理器(DigitalSignalPro-cessor,DSP)多 核等技术促进了高速的相控阵探伤的发展。各种探伤技术使得工业制造、火 车交通、航空航天和管道传输等行业中的无损探伤技术得到了巨大的发展。 同时，在成像技术方面，各种高精度、高效的成像算法得以实现：包括脉冲 编码、高精度波束形成等。相控阵检测方面也有一些包括相控阵阵元一致性 的基础研究；把相控阵应用于更加复杂的材料，例如符合材料相控阵和导波 相控阵的研究，也都需要专门的相控阵可配置平台作为支撑。

超声波在材料介质空间的传播过程中若遇到缺陷或者不连续的介质材料 时会发生波的发射、散射、绕射和对超声能量的吸收等现象。超声多途识别 检测技术是指从超声传播过程中形成的多途路径出发，发展相应的算法，尝 试去解决缺陷的检测问题。

超声成像过程主要包括三个环节，一是采集，二是重构，三是绘制。所 谓采集，就是获取二维超声面数据的过程；所谓重构，是将采集的面数据变 换的直角坐标，从而得到相对位置与平面一致的面数据，这样在下一步绘制 环节中才能得到准确的、没有变形的成像结果；所谓绘制，是指对面数据使 用可视化算法进行计算，从而获得可视信息，并在显示器中进行显示。

在传统的无损探伤领域中，往往使用单阵元测试，近年来一些商用厂商， 例如GE和Olympus也开发了一些商用产品，但是商用的相控阵探伤器一般采 用的是专用芯片，系统的可配置性不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声成像检测装置及系统，以解决现有的超 声成像检测设备所存在的系统可配置性不高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种超声成像检测装置，包括探头连接 模块、发射模块、接收模块及主控模块，其中：

所述探头连接模块包括探头连接器及若干个模拟开关，所述探头连接器 与一相控阵相连，所述相控阵内包括若干个换能器阵元；

所述发射模块包括发射控制单元及驱动信号单元；

所述接收模块包括接收控制单元及接收信号单元；

所述主控模块包括信号调理单元、DSP主控单元及成像单元；

发射超声波时，所述DSP主控单元用于发送发射控制信号至所述发射控 制单元，所述发射控制单元用于对所述发射控制信号进行处理后输出至所述 驱动信号单元，所述驱动信号单元用于发送脉冲信号至模拟开关，通过所述 模拟开关选择与探头连接器相连的相控阵内的换能器阵元的进行超声波发 射；

接收回波时，所述DSP主控单元用于发送接收控制信号至所述接收控制 单元，所述接收控制单元用于对所述接收控制信号进行处理后输出至所述接 收信号单元，所述接收信号单元用于接收来自换能器阵元的回波信号并进行 模/数转换得到数字信号，所述数字信号由所述信号调理单元进行调理后输入 所述DSP主控单元进行处理，所述成像单元用于显示所述DSP主控单元处理 后的结果。

较佳地，所述脉冲信号以菊花链的形式依序驱动所述模拟开关。

较佳地，所述驱动信号单元包括若干个脉冲发生器，所述模拟开关的数 量为所述脉冲发生器数量的整数倍，发射超声波时的任意一个时刻，闭合的 模拟开关的数量与所述脉冲发生器数量相等。

较佳地，所述接收信号单元包括包括低噪声放大器、时间增益控制器、 可编程增益放大控制器及模拟数字滤波器，所述低噪声放大器用于对所述回 波信号进行低噪声放大，所述时间增益控制器、可编程增益放大控制器分别 用于对低噪声放大的回波信号进行时间增益调整及可编程增益放大控制的处 理；所述模拟数字滤波器用于将处理后的回波信号转换为数字信号。