[发明专利]一种液浸式超声波声场测量系统

说明书

本发明公开了一种液浸式超声波声场测量方法，属于测量设备技术领域。本发明包括探头驱动模块、探头与水听器激光准直模块、信号处理与采集模块、电机控制与运动模块、计算机以及声场仿真部分。以计算机为控制核心，控制微处理器，实现探头的控制与驱动，同时对步进电机进行控制，三轴运动系统与水听器相连接，实现声场的自动测量，此外，给计算机输入探头和水听器的半径、频率等参数，通过计算机计算得到仿真曲线。本发明可以实现声场的自动测量，并提供激光校准方案，使探头与水听器可以实现精准同轴，同时可以为当前实验提供仿真结果，为探头的声场测量提供参考与依据，可以及时判断装置连接问题以及探头的质量问题。

技术领域

本发明涉及超声波声场测量技术领域，尤其涉及一种液浸式超声波声场测量技术的改进。

背景技术

发射探头发射的超声声场通常在液体中进行测量，常用的测量分为水平放置与垂直放置，发射探头与水听器支架通常在设计时就已固定好，通过XYZ三轴移动平台移动发射探头或者水听器进行声场测量，但是在实际安装过程中，难以保证水听器与发射探头是垂直的，尤其是水平方向进行声场测量时，由于安装的误差，更难保证水听器与发射探头是在同一轴线上，当完成安装后，装置是无法再次进行调整，也无从得知水听器与发射探头是否已经对准，必然会使声场的测量存在误差，从而导致发射探头声场测量结果不准确。

另一方面，对探头声场测量的另一个目的是为检测探头好坏，通常进行完整测量后根据声场图进行判断与分析，然而不同参数的探头有不同的声场分布，且可能存在由于安装问题导致实验失败，对时间和人力上是一个极大的浪费，甚至可能存在误判风险，如何进行有效的提前预测并修正是声场测量的一个难题。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号CN1792333A，公开日期为2006.06.28，专利名称为平行扫描式聚焦超声声场断层成像水听器系统，该专利可实现快速大面积的声场测量，不足之处是没有安装校准装置，且需要整个声场测量结束后才能判断探头的好坏。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于水听器和超声波探头的固定与调节装置使得水听器与发射探头都可以进行微调，最终使得水听器与超声波发射探头的轴线平行，实现探头声场的精确测量。本发明进一步要解决的技术问题是提供一种基于上述固定与调节装置带有仿真系统的声场测量系统，可在进行声场测量的同时，通过仿真系统来对当前实验进行预测和分析。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于水听器和超声波探头的固定与调节装置，包括探头支架Ⅰ和水听器支架Ⅱ，所述探头支架Ⅰ包括支架固定孔和支架调节孔，支架Ⅰ上固定有超声波探头和激光器Ⅰ；所述水听器支架Ⅱ包括紧固螺纹孔、水平调节螺纹孔和支架固定孔，支架Ⅱ上固定有水听器和激光器Ⅱ；支架Ⅰ上的激光器Ⅰ与支架Ⅱ上的激光器Ⅱ处于同一高度。

进一步的，所述激光器Ⅰ和所述激光器Ⅱ在安装好的支架Ⅰ与支架Ⅱ上，分别处于超声波探头和水听器的左、右不同侧。

更进一步的，所述水听器为PT探针式水听器，敏感材料采用的是钛酸铅；所述水听器的信号处理电路由限幅电路，二级放大电路及二阶带通滤波电路组成。

一种采用上述固定与调节装置的液浸式超声波声场测量系统，包括超声波探头，水听器，探头驱动装置，激光校准装置，三轴联动装置、后台计算机及仿真系统，所述系统还包括用于驱动超声波探头发射超声波的发射驱动模块，用于移动探头的运动控制模块和用于信号处理的数据采集处理模块；后台计算机调用发射驱动模块通过探头驱动装置驱动超声波探头发射超声波，调用运动控制模块通过三轴联动装置与激光校准装置的配合移动超声波探头进行声场测量，水听器与数据采集处理模块相连，将接收到的声波信号传输给数据采集处理模块，数据采集处理模块将处理后的结果与仿真系统的仿真结果进行对比，以进一步校准所述测量系统。

进一步的，所述探头驱动装置由微处理器控制场效应晶体管，产生-350V的高压负脉冲，经由阻抗匹配电路驱动探头。