超声收发处理模块及超声检测仪制造技术

本实用新型专利技术涉及装配式建筑技术领域，公开了一种超声收发处理模块，包括中央处理器，所述中央处理器连接光耦隔离器件，光耦隔离器件通过驱动单元连接至VDMOS开关，VDMOS开关连接至换能器，形成超声发射部分；换能器连接限幅单元后经两级程控放大单元指数放大，形成超声接收部分，所述两级程控放大单元通过中央处理器的D/A信号控制。本实用新型专利技术还公开了应用超声收发处理模块的超声检测仪。本实用新型专利技术优化了检测仪的结构，降低了仪器成本及检测成本，并提高了检测的灵敏度。

Ultrasonic transceiver module and ultrasonic detector

【技术实现步骤摘要】
超声收发处理模块及超声检测仪
本技术涉及装配式建筑
，尤其涉及一种超声收发处理模块及超声检测仪。
技术介绍
装配式建筑是指建筑的部分或全部构件在预制厂生产完成，再运输到施工现场，由安装机械和可靠连接组装起来的建筑物。与现浇结构施工相比，装配式建筑具有施工方便、工程进度快、对周围环境影响小等优点。随着我国建筑行业推进绿色安全施工、节能减排、提高工程质量及促进产业结构调整发展的需要，作为建筑工业化重要形式之一的装配式混凝土建筑已成为我国建筑行业发展的主要方向。装配式混凝土建筑主要的预制构件有叠合板、预制梁、预制柱、预制阳台等，与现浇混凝土建筑不同，其以工业成品的形式进入施工现场，通过一定的方式连接拼装，达到“等同现浇”的设计要求。因此，预制构件的拼装连接是装配式混凝土结构的关键环节，而其中结构竖向连接的质量控制直接关系到整个建筑的质量及安全。结构竖向连接采用套筒灌浆连接，其通过在预制混凝土构件内预埋的金属套筒中插入钢筋，并灌注高强、微膨胀的水泥基灌浆料来达到设计的抗拉强度。因施工快捷、受力简单、附加应力小、适用范围广、易吸收施工误差等优点，套筒灌浆连接是目前我国装配式混凝土结构的主要施工技术。竖向套筒灌浆连接，根据钢筋的连接方式，可分为半灌浆套筒和全灌浆套筒两大类。半灌浆套筒一般在预制构件端接头采用直螺纹方式连接钢筋，现场装配端采用灌浆方式连接。全灌浆套筒的两端均采用灌浆方式连接钢筋。现行标准《装配式混凝土建筑技术标准》GB／T51231—2016及《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1—2014对于钢筋套筒灌浆连接的质量控制手段是采用制作平行试件进行拉伸试验及监理现场监督的办法，缺乏可行的无损检测方法及技术。由于钢筋套筒灌浆连接构造复杂又属于隐蔽工程，其灌浆质量的无损检测常常受到钢筋、混凝土、套筒、灌浆料、墙体厚度等影响，是目前国内外公认的难题。申请人早些时候申请的专利“一种沿出浆孔道单侧超声法检测套筒灌浆饱满性的方法”（申请号为201811533201.2），公开了一种沿出浆孔道单侧超声法检测套筒灌浆饱满性的方法，该方法的超声检测面为出浆孔道内靠近预制构件表面一侧的灌浆料端面，具有平整的表面且与出浆孔道垂直。在超声检测面上布置超声探头同时激发超声波和接收超声波，超声探头激发超声波后，超声波沿着出浆孔道向预制构件背面传播，当套筒灌浆不饱满时，超声波在出浆孔道内靠近套筒一侧的灌浆料端面发生散射，超声探头接收回波信号，可根据出浆孔道对应的区域范围内是否有明显的回波信号来判断灌浆饱满性。该方法是用专业化的超声研究设备完成的，不仅成本高，而且无法在施工现场操作。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述问题，提供一种超声收发处理模块及超声检测仪，优化检测仪的结构，降低仪器成本及检测成本，提高检测的灵敏度。本技术采取的技术方案是：一种超声收发处理模块，其特征是，包括中央处理器，所述中央处理器连接光耦隔离器件，光耦隔离器件通过驱动单元连接至VDMOS开关，VDMOS开关连接至换能器，形成超声发射部分；换能器连接限幅单元后经两级程控放大单元指数放大，形成超声接收部分，所述两级程控放大单元通过中央处理器的D/A信号控制。进一步，所述两级程控放大单元包括第一级线性放大单元和第二级固定放大单元。进一步，所述驱动单元通过以下方法实现VDMOS开关的脉冲信号强度：（1）设定D/A转换器的预定输出值；（2）VDMOS向换能器发射信号；（3）增加D/A转换器的输出值；（4）将输出值与预定值比较，当输出值小于预定输出值时，返回步骤（3）；当输出值大于等于预定输出值时，进入步骤（5）；（5）减小D/A转换器的输出值；（6）判定输出值，当输出值大于0时，返回步骤（5）；当输出值等于0时，返回步骤（2），进入下一发射周期。一种超声检测仪，其特征是，包括超声探头、如权利要求1所述的超声收发处理模块、显示模块和电源模块，所述电源模块为超声检测仪供电，所述超声探头通过高频线连接至超声收发处理模块，所述超声收发处理模块通过超声探头发射超声波并接收回波，将回波处理后，通过显示模块显示。进一步，所述超声探头包括外壳和外壳内从前至后依次设置的前匹配层、金属垫片、压电晶片和声电模块，金属垫片的前端与前匹配层接合，后端与压电晶片接合，压电晶片通过高频导线与声电模块连接，所述声电模块设置于压电晶片后方，所述声电模块包括集成的声匹配层和电匹配，所述声匹配层为环氧树脂层，所述电匹配为电感元件。进一步，所述外壳内设有内衬，用于固定声电模块，所述壳体的后端设置高频插座，所述声电模块的输出端连接至高频插座。进一步，所述前匹配层为耐磨陶瓷片，所述外壳为电磁屏蔽材料，所述外壳密封。本技术的有益效果是：（1）可将超声探头及印刷电子电路一体化设计，替代现有的超声波检测仪；（2）声匹配层和电匹配一体化集成，在电路板上集成实现，简化加工工艺，降低成本；（3）超声探头与检测出浆孔道实现充分耦合，提高检测的可靠性，探头余振量小，减少盲区；（4）发射同步的两级放大电路来抑制发射信号的余振来减少盲区，实现指数级放大可能的异常反射回波信号；（5）功耗低，成本低，检测灵敏度高，方便施工现场使用；（6）结构采用优化设计与检测出浆孔道充分耦合提高检测的可靠性，而且采用提高探头阻尼设计，尽可能减少探头的余振，减少盲区；（7）采用数字信号处理方法提取回波波形的平均值和标准差，由此计算灌浆质量的异常度及区分度指数。附图说明附图1是本技术的超声探头的结构示意图；附图2是本技术的超声检测仪的结构示意图；附图3是本技术的超声检测方法的流程框图；附图4是超声自发自收两级同步放大装置操作示意图；附图5是超声自发自收两级同步放大装置信号处理流程图；附图6是灌浆正常套筒上的波形及处理结果图；附图7是灌浆异常套筒上的波形及处理结果图；附图8是灌浆不合格套筒上的波形及处理结果图。具体实施方式下面结合附图对本技术超声收发处理模块及超声检测仪的具体实施方式作详细说明。参见附图1,超声探头10包括外壳1和外壳1内从前至后依次设置的前匹配层2、金属垫片3、压电晶片4、声匹配层5和电匹配6，金属垫片3的前端与前匹配层2接合，后端与压电晶片4接合，压电晶片4通过高频导线与电匹配6连接，声匹配层5设置于压电晶片4后方，电匹配6为电感元件。声匹配层和电匹配由一体化电路板实现。将声匹配层和电匹配元件安装于电路板上，结构紧凑。外壳1内设有内衬7，用于固定声匹配层5和电匹配6，壳体的后端设置高频插座8，电匹配6的输出端连接至高频插座8。外壳1的后端设置绝缘手持部9。前匹配层2由耐磨陶瓷制作，提高探头的使用寿命。声匹配层片由钨粉与环氧调配而成，电匹配6电感配备铁氧体芯。外壳1采用防尘防湿防摔设计，同时采用轻质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声收发处理模块，其特征在于：包括中央处理器，所述中央处理器连接光耦隔离器件，光耦隔离器件通过驱动单元连接至VDMOS开关，VDMOS开关连接至换能器，形成超声发射部分；换能器连接限幅单元后经两级程控放大单元指数放大，形成超声接收部分，所述两级程控放大单元通过中央处理器的D/A信号控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声收发处理模块，其特征在于：包括中央处理器，所述中央处理器连接光耦隔离器件，光耦隔离器件通过驱动单元连接至VDMOS开关，VDMOS开关连接至换能器，形成超声发射部分；换能器连接限幅单元后经两级程控放大单元指数放大，形成超声接收部分，所述两级程控放大单元通过中央处理器的D/A信号控制。


2.根据权利要求1所述的超声收发处理模块，其特征在于：所述两级程控放大单元包括第一级线性放大单元和第二级固定放大单元。


3.一种超声检测仪，其特征在于：包括超声探头、如权利要求1所述的超声收发处理模块、显示模块和电源模块，所述电源模块为超声检测仪供电，所述超声探头通过高频线连接至超声收发处理模块，所述超声收发处理模块通过超声探头发射超声波并接收回波，将回波...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘永东，顾盛，李峰，粟维桐，谢锴欣，张鑫，
申请(专利权)人：侬泰轲昆山检测科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32