[发明专利]一种基于超声检测技术的物品称重系统

权利要求书

1.一种基于超声检测技术的物品称重系统，包括超声阵列模块，其特征在于：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；

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；

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；

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。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声检测技术的物品称重系统，其特征在于：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。

3.根据权利要求2所述的一种基于超声检测技术的物品称重系统，其特征在于：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。

4.一种基于超声检测技术的物品称重方法，使用权利要求1所述的系统，其特征在于：

以实船作为扫描对象；

设置扫描参数：包括扫描点数、扫描间隔以及声源的移动步长；

保持实船位置不变，逐点扫面，以确保声源刚好能够扫描完单条线上的点，并通过接收端接收回波信号；

在完成声源偏转范围覆盖的区域的基础上，根据所设定的步长，移动声源，以相同扫描条件进行扫描，再相应地接收对应的回波信号；

当扫描完待测区域后，对回波信号进行预处理和分析，包括加窗平滑处理，接着在所处理的时域信号中，提取时延特征值；

通过所提取的时延特征值，利用度越时间法计算声源距各扫描点的距离，通过坐标变换，得到各扫描点的位置坐标，再结合模型构建的相关算法，获取水下实船的三维形态，并将其显示于上位机界面；

对比性地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，利用阿基米德原理，该差值即所放置物体的质量，从而达到超声计重的目的。