[实用新型]一种差分输出超声波探头及由其组成的信号处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超声波探头，尤其涉及一种差分输出超声波探头及由其组成的信号处理装置，具体适用于轧辊检测、金属材料的无损探伤检测设备及仪器。

背景技术

目前，超声波设备和仪器使用的超声波探头是发射、接收晶片共地的信号输出方式，普遍遇到的问题是在信号输出、传输和放大过程中，对干扰信号的抵抗能力较差。

中国专利授权公告号为CN201110843Y，授权公告日为2008年9月3日的实用新型专利公开了一种涉及检测螺栓疲劳裂纹时所用的检测装置，特别涉及一种不解体螺栓螺纹根部疲劳裂纹超声波检测专用超声波探头，该探头在探头外壳内有晶片，所述晶片包括发射晶片与接收晶片，并且在发射晶片与接收晶片间利用隔离层相互隔离，在探头外壳上设置接头，发射晶片与接收晶片分别利用导线与接头连接，在探头外壳的开口端有延迟块，其特征在于：隔离层、发射晶片与接收晶片相对于保护膜倾斜布置，在发射晶片与接收晶片的对称中心线与垂直于保护膜的平面之间有夹角α，当超声波探头置于螺栓端面上时，探头发射晶片发射的超声波以小于10°的入射角β进入保护膜。虽然该实用新型可以有效地对解体螺栓螺纹根部疲劳裂纹进行低成本检测，但其对干扰信号的抵抗能力较差，容易在系统中被引入信号噪声，从而影响到整个系统的信噪比和输出结果，尤其是在应用到超声波在线自动探伤设备时，受安装配套设备，如磨床的影响较大。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的抗干扰能力较差缺陷与问题，提供一种抗干扰能力较强的差分输出超声波探头及由其组成的信号处理装置。

为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：一种差分输出超声波探头，包括探头外壳、发射晶片与接收晶片，且发射晶片与接收晶片均设置在探头外壳的内部，所述发射晶片与接收晶片均设置在探头外壳内部的底部，且发射晶片与接收晶片之间设置有声隔离层及契块。

所述探头外壳的顶部贯穿设置有相互分隔绝缘的发射晶片外部引线与接收晶片外部引线，且发射晶片外部引线、接收晶片外部引线分别与发射晶片、接收晶片对应设置；所述探头外壳的外型为正方体、长方体、圆柱体或椭圆柱体。

所述发射晶片外部引线的内部设置有发射晶片内部引线，接收晶片外部引线的内部设置有接收晶片内部引线，且发射晶片内部引线与接收晶片内部引线相互分隔绝缘设置。

所述发射晶片外部引线与发射晶片内部引线为同轴电缆、双绞线或两根单引线，接收晶片外部引线与接收晶片内部引线为同轴电缆、双绞线或两根单引线。

所述信号处理装置包括差分输出超声波探头与差分放大集成电路，差分输出超声波探头的一端与发射触发电路相连接，另一端与差分放大集成电路输入端相连接，差分放大集成电路的输出端与信号处理电路相连接。

所述差分放大集成电路与差分输出超声波探头之间设置有一号阻抗匹配电阻、二号阻抗匹配电阻与三号阻抗匹配电阻，且一号阻抗匹配电阻与串联后的二号阻抗匹配电阻、三号阻抗匹配电阻相并联。

所述差分放大集成电路与差分输出超声波探头之间设置有四号阻抗匹配电阻，且四号阻抗匹配电阻设置在差分放大集成电路的同反相输入端。

所述差分放大集成电路的型号为AD521、AD8129、AD8130或AD8132。

所述发射触发电路包括发射控制电路与发射电路，该发射电路包括五号阻抗匹配电阻、六号阻抗匹配电阻、七号阻抗匹配电阻、高压电容与二极管；

所述信号处理电路依次包括相互串联的模拟信号放大处理电路、A/D转换及数字处理电路、数字化控制及结果输出。

所述发射控制电路与发射电路的电源为高压输出电源，所述模拟信号放大处理电路的电源为模拟电路电源，所述A/D转换及数字处理电路与数字化控制及结果输出的电源为数字电路电源，且高压输出电源、模拟电路电源与数字电路电源之间相互独立。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1.由于本实用新型一种差分输出超声波探头及由其组成的信号处理装置中的差分输出超声波探头中的发射晶片与接收晶片均设置在探头外壳内部的底部，且发射晶片与接收晶片之间设置有声隔离层及契块，可以防止发射晶片与接收晶片之间的相互干扰，而且与发射晶片、接收晶片相对应的发射晶片外部引线、发射晶片内部引线和接收晶片内部引线、接收晶片外部引线之间是相互分隔绝缘的，进一步避免了发射与接收之间交叉干扰情况的发生。因此本实用新型的抗干扰性较强。