[发明专利]一种单侧空气耦合超声扫描成像装置

摘要

本发明涉及一种单侧空气耦合超声扫描成像装置，用以进行物体内部的缺陷检测，该装置包括探头扫描架、在探头扫描架上同侧设置的一对平面发射探头和一对聚焦接收探头、前置放大器、脉冲发射接收器、信号采集与处理模块和计算机，所述的脉冲发射接收器与一对平面发射探头连接，所述的脉冲发射接收器通过前置放大器与一对聚焦接收探头连接，并且还通过信号采集与处理模块与计算机连接，所述的探头扫描架分别与计算机、脉冲发射接收器和信号采集与处理模块连接。与现有技术相比，本发明具有对焦方便、发射效率高、识别分辨率高等优点。

主权项

一种单侧空气耦合超声扫描成像装置，用以进行物体内部的缺陷检测，其特征在于，包括探头扫描架(1)、在探头扫描架(1)上同侧设置的一对平面发射探头和一对聚焦接收探头、前置放大器(2)、脉冲发射接收器(3)、信号采集与处理模块(4)和计算机(5)，所述的脉冲发射接收器(3)与一对平面发射探头连接，所述的脉冲发射接收器(3)通过前置放大器(2)与一对聚焦接收探头连接，并且还通过信号采集与处理模块(4)与计算机(5)连接，所述的探头扫描架(1)分别与计算机(5)、脉冲发射接收器(3)和信号采集与处理模块(4)连接，所述的探头扫描架(1)包括相互连接的探头安装架和扫描连接杆(17)，所述的探头安装架呈十字型，其上的四个端部对应设有平面发射探头和聚焦接收探头，所述的探头安装架包括相互垂直连接的x向固定杆(15)和y向固定杆(16)，所述的一对平面发射探头包括x向平面发射探头(11)和y向平面发射探头(12)，所述的一对聚焦接收探头包括x向聚焦接收探头(13)和y向聚焦接收探头(14)，所述的x向平面发射探头(11)和x向聚焦接收探头(13)设置在x向固定杆(15)的两端，所述的y向平面发射探头(12)和y向聚焦接收探头(14)设置在y向固定杆(16)的两端；扫描检测时，计算机(5)发出扫描控制命令给探头扫描架(1)，探头扫描架(1)扫描同时发出同步脉冲信号触发脉冲发射接收器(3)和信号采集与处理模块(4)，接着脉冲发射接收器(3)产生高压脉冲信号，并激励探头扫描架(1)上的一对平面发射探头产生超声波，通过空气耦合将超声波导入被检试样内，同时探头扫描架(1)上的一对聚焦接收探头将接收到穿透过试样的衰减超声波信号，再经前置放大器(2)放大调理后，由采集与处理模块(4)数字化，最后再通过USB接口输入计算机(5)，由计算机(5)完成对整个检测系统的控制和对超声波信号的处理和结果成像显示；应用本单侧空气耦合超声扫描成像装置的扫描成像方法，包括以下步骤：1)连接系统：通过数据线将检测装置各部分连接完整并接通电源；2)调整探头：将被检试样固定在试样架上，调整在被检试样同侧的平面发射探头和聚焦接收探头的入射角，调整聚焦接收探头到试样表面的距离，使得聚焦接收探头的焦点落在试样表面上，所述的入射角为临界角，所述的聚焦接收探头到试样表面距离为20mm，所述的平面发射探头的中心频率包括50kHz、100kHz、200kHz和400kHz；3)确定扫描范围，具体包括以下步骤：31)在被检试样上确定一个矩形扫描范围，标记检测的起点以及终点，并将起点作为坐标零点；32)移动探头使得探头中心对准扫描范围的坐标零点，根据试样上的扫描范围，确定水平方向和垂直方向上探头的扫描距离，并将数值输入到扫描控制软件内；4)扫描被检试样：分别控制x向聚焦接收探头和y向聚焦接收探头在扫描范围内进行x向和y向扫描，扫描控制软件将x向聚焦接收探头和y向聚焦接收探头的分别率合成空间分辨率，并实时显示超声回波，当扫描结束后，探头自动回到坐标零点；5)信号处理与分析：通过系统检测软件对超声回波信号进行分析和处理，产生检测图像并显示。