[发明专利]一种基于超声检测技术的物品称重系统

说明书

本发明涉及一种基于超声检测技术的物品称重系统。本发明包括超声阵列模块，所述的超声阵列模块在宽度方向的聚焦，利用相控技术实现；通过相控技术实现声束在宽度方向偏转聚焦，以达到对船体进行扫描的目的，从而获取水下实船的三维形态；通过对比分析船上是否放置物体的三维形态，计算得到实船装载物品前后的排水量差，该差值即所放置物体的质量。本发明通过相控技术实现声束的偏转聚焦，达到扫描测量对象的目的，提高了扫描效率；利用声透镜可减小声束宽度，提高扫描分辨率。

技术领域

本发明属于超声检测技术领域，具体涉及一种基于超声检测技术的物品称重系统。

背景技术

大型散装物品的称重，通常存在称重效率、称重精度和便捷操作等技术要求；加之，要完成大型散装物品的称重工作，将耗费大量的人力和物力，甚至不能够保证称重的有效性。

在该领域，诸多的研究人员提出了大量的称重方法或技术，甚至将光、声、电的相关性质或原理运用于物品称重，并进行试验。但是，上述提出的称重方法或技术，仍然不能有效地满足称重技术要求。就物品称重技术而言，亟待进行技术性提高，以满足当下的称重技术要求，从而提高此技术所带来的社会效益和经济效益，最终为从事物品称重的单位或人员提供技术支撑。

随着声纳探测技术、现代计算机技术、通讯技术等科学技术的迅猛发展，带动了水下测量技术突飞猛进的发展。水下探测声纳具有立体成像、实时性强、数据量大、点位密集、精度高等突出优点，能无接触地完成水下地形的三维测量，倘若能将水下探测声纳技术应用于散装物品的称重工作中，将会显著地提高称重的效率和准确度；这将是大型散装物品称重领域内的一大突破，具有重要的理论意义和应用价值。因此，研制一套称重效率高，称重效果良好的超声称重系统就显得尤为重要。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于超声检测技术的物品称重系统。

为解决以上问题，本发明采用了以下技术手段：

本发明包括超声阵列模块，所述的超声阵列模块在宽度方向的聚焦，利用相控技术实现；通过相控技术实现声束在宽度方向偏转聚焦，以达到对船体进行扫描的目的，从而获取水下实船的三维形态；通过对比分析船上是否放置物体的三维形态，计算得到实船装载物品前后的排水量差，该差值即所放置物体的质量。

进一步说，所述的超声阵列模块包括声透镜，其实现超声阵列模块在长度方向的聚焦。

进一步说，所述的超声阵列模块的声源部分由32片并排设置的PZT压电陶瓷片构成，每片PZT压电陶瓷片长为120mm，宽为2.5mm；相邻两片PZT压电陶瓷片长的中心间距为3.0mm。

进一步说，超声阵列模块发射声波，每片PZT压电陶瓷片作为一个振元，利用相控技术使声束偏转聚焦，以实现声束对船体的扫描；其中的第四个阵元、第十二个阵元、第二十个阵元和第二十八阵元作为接收端，分别接收从同一扫描区域散射的回波信号。

进一步说，所述的超声阵列模块与控制箱相连；控制箱内包括网络接口模块、命令控制单元、时钟单元、采集模块、发射模块、供电单元、A/D转化模块、发射板接口驱动单元、前置放大模块和收发转换模块；该控制箱作为上位机和超声阵列模块的连接中枢，通过控制箱，可在上位机编辑任意硬件可实现的指令，控制另一端的超声阵列模块进行相关的操作。

进一步说，所述的上位机带有显示屏，声波信号的实时显示由LabVIEW编写显示窗口。

本发明的有益效果在于：通过相控技术实现声束的偏转聚焦，达到扫描测量对象的目的，提高了扫描效率；利用声透镜可减小声束宽度，提高扫描分辨率；声源为收发一体，操作便捷；下位机采用FPGA -Verilog 语言编写，将信号的收发模块、信号预处理模块和供电模块封装于控制箱中，简易明了，便于操作，从整体上提高了整个系统的操作便捷度。

附图说明