[发明专利]一种用于相控阵超声换能器特性测量的信号切换装置

说明书

技术领域：

本发明涉及超声无损检测领域，特别涉及相控阵超声换能器各阵元电阻抗、灵敏度、串扰以及时频域的测量与校准，是一种用于相控阵超声换能器特性测量的信号切换装置。

背景技术

单晶聚焦换能器不足之处就是一旦换能器参数确定，其声束特性将不能改变，检测时不能对焦点位置和焦柱大小进行动态控制，这将造成不同深度缺陷的检测灵敏度差异，不能对工件内部做详细的检查，因此很难对缺陷进行定量评价。而超声相控阵的声束偏转和动态聚焦可以解决上述问题，超声相控阵换能器是多个一定尺寸的超声换能器阵元按照一定形状排列而成的阵列式换能器，通过调整阵列换能器中各个阵元发射信号的波形、幅度、相位延迟，使得各阵元发射的声波在传播空间叠加合成，从而实现超声波波束的聚焦、偏转等效果，使得相控阵超声换能器被越来越广泛的应用于无损探伤领域。

作为相控阵无损检测技术的核心部件的相控阵超声换能器的特性对于设计换能器以及对缺陷的定量评价都有着十分重要的意义。因此对相控阵超声换能器各阵元特性的测量具有理论和应用价值。

发明内容：

本发明的目的是提供一种用于相控阵超声换能器特性测量的信号切换装置。该方法有效的实现了对相控阵超声换能器各阵元的电阻抗、灵敏度、串扰以及时频域的自动化测量。

为达到上述目的，本发明的构思是：通过开关量控制卡控制一个8×8的继电器阵列来实现对64个相控阵超声换能器阵元的选通。

根据上述的发明构思，本发明的技术方案如下：

如图1-3所示，通过开关量控制卡配合软件来控制一个8×8的继电器阵列，从而实现了对64阵元的相控阵超声换能器各阵元的单独控制。并设计了一组手动开关（如图3的SL1～SL8和SH1～SH8）使得控制更加方便。

图2和图3表示出了继电器阵列对64阵元控制的原理图。图2为脉冲收发卡与相控阵超声换能器间的连接示意图，其中开关K1～K64为继电器开关，通过图3所示的8行8列继电器(DL1～DL8和DH1～DH8)控制，即当DLi和DHj通电时，第i列和第j行交点处的线圈通电，对应的继电器闭合，则该路导通，而继电器DL1～DL8和DH1～DH8的线圈分别接在开关量控制卡的IDO1～IDO16口，通过计算机进行控制。同时还配有手动开关SL1～SL8和SH1～SH8使得控制更加方便。

综以上所采取的技术方案，现实了本发明的目的。

本发明的有益效果是：不仅设计合理，简单实用，而且具有操作方便，提高工作效率，节约检测成本以及使用十分方便等特点。

附图说明：

图1本发明信号切换装置原理图

图2本发明相控阵超声换能器与脉冲收发卡间的连接示意图

图3本发明8×8继电器阵列原理图

在图1-3中，1：工控机；2：开关量控制卡；3：手动开关；4：8×8继电器阵列；5：相控阵超声换能器；6：信号转换装置；7：脉冲收发卡。

具体实施方案：

本发明的具体实施方案结合附图详述如下：

如图1所示，是本发明信号切换装置原理图，其中包括了：工控机(1)、开关量控制卡(2)、手动开关(3)、8×8继电器阵列(4)、相控阵超声换能器(5)、信号切换装置(6)、脉冲收发卡(7)。在对相控阵超声换能器(5)某一阵元进行测量时，先通过开关量控制卡(2)配合软件选通该阵元，使得该阵元与脉冲收发卡连通，从而实现了对该阵元特性的测量。

继电器阵列(4)的实现原理，如图2和图3所示，64个继电器组成了8行和8列的矩阵，实现了对相控阵超声换能器64个阵元的单独控制。