一种扫查反演装置及三维成像设备制造方法及图纸

技术编号:26038815 阅读:38 留言:0更新日期:2020-10-23 21:17
本实用新型专利技术涉及一种扫查反演装置及三维成像设备,通过以任意角度和任意移动方向在被测物表面进行多次移动扫查,每次扫查被测物的局部信息,通过将多次移动扫查的数据输出至图像生成装置实现被测物的三维图反演,相对于现有技术,本实用新型专利技术直观地实现对被测物的内部缺陷的检测,具有结构简单、便携、方便手持的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种扫查反演装置及三维成像设备
本技术属于超声波检测领域,尤其是涉及一种扫查反演装置及三维成像设备。
技术介绍
超声波检测技术广泛应用于:工业、生产制造、医疗卫生、水域勘探、军事、土木建筑、智慧交通、智慧城市、人工智能、物联网等领域,并发挥重要作用。尤其是能够在无损的情况下,对被测物表面、内部结构、包含物或缺陷实施检测,对人体内部情况进行检查,对水域进行勘测,对钢轨损耗缺陷进行检测,对发射源与被测目标之间的距离进行测定,以及对物与物之间实行传感、定位。按照超声检测显示类型的不同,可将常用的现有超声检测分为B型、C型两类。B型技术,俗称“B超”,探头沿一条直线进行扫查,此技术扫查出的是被测物内部的一个二维截面图,此截面图的一个坐标轴是沿探头的直线,另一个坐标轴是超声波传播时间(或距离)。C型技术,探头在被测物表面做二维扫描移动,扫查出的是被测物的一个平面投影(各深度的检测信息混叠在一起),此平面投影的坐标对应每个探头坐标位置。这两种扫查方式现有实现设备复杂度高,体积大,不适用于手持式便携应用。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中的缺点与不足,提供一种结构简单、方便手持的扫查反演装置及三维成像设备。本技术是通过以下技术方案实现的:一种扫查反演装置,包括:发射器、接收器、姿态角度传感器、平面坐标传感器、控制装置、信号处理装置和图像生成装置;所述控制装置分别与发射器、接收器连接,用于控制所述接收器启动;所述信号处理装置分别与接收器、姿态角度传感器、平面坐标传感器、控制装置和图像生成装置连接;所述信号处理装置对每次扫查接收器获得的超声波数据、每次扫查时姿态角度传感器获得的阵列姿态信息和每次扫查时平面坐标传感器方位信息进行处理,并输出回波数据至图像生成装置;所述图像生成装置用于根据所述信号处理装置输出的数据生成被测物内部三维反演图。相对于现有技术,本技术所述扫查反演装置通过以任意角度和任意移动方向在被测物表面进行多次移动扫查,每次扫查被测物的局部信息,通过将多次移动扫查的数据输出至图像生成装置实现被测物的三维图反演,通过三维图反演直观地实现对被测物的内部缺陷的检测,本技术具有结构简单、便携、方便手持的特点。在一个实施例中,所述发射器包括:信号产生电路,用于生成超声波电信号并将该超声波电信号发送至发射放大电路;发射放大电路,用于将超声波电信号进行功率放大及阻抗匹配;发射换能器,用于将经功率放大及阻抗匹配后的超声波电信号转换为超声波信号并进行发射;其中,所述发射放大电路的输入端与所述信号产生电路连接,所述发射放大电路的输出端与发射换能器连接。在一个实施例中,所述信号处理装置包括:第一存储器、超声信号检测器、第二存储器和数据选择器;所述第一存储器输入端分别与接收器输出端、姿态角度传感器和平面坐标传感器连接,所述第一存储器输出端与超声信号检测器输入端连接;所述超声信号检测器对第一存储器中的若干帧回波数据进行检测,输出与发射器发射声波相关联的回波数据至第二存储器中;所述第二存储器输出端与数据选择器连接,所述数据选择器对存储在第二存储器中的若干帧回波数据进行筛选,输出筛选后的回波数据至图像生成装置。在一个实施例中,所述接收器包括接收换能器、接收放大电路和模数转换器,所述接收换能器将接收到的超声波信号转换为超声波电信号并输出至选频电路,所述接收放大电路将超声波信号进行选频、放大、滤波后输出至模数转换器,所述模数转换器输出转换后的超声波数字信号,通过选频、放大、滤波,降低接收超声波信号的噪声,提高扫查反演的准确性。在一个实施例中,所述接收器为接收探头,所述发射器为发射探头,所述发射探头或接收探头的数量不低于三个,以保证发射信号和接收信号的完整性和覆盖面。在一个实施例中,所述发射探头或接收探头以阵列式排布、圆周式排布、单条状排布和多条状排布中的任一种排布方式进行排布。本专利技术还提供了一种三维成像设备,包括显示屏和如上述任意一项所述的扫查反演装置,所述显示屏与所述扫查反演装置的图像生成装置连接,用于显示三维图。为了能更清晰的理解本技术,以下将结合附图说明阐述本技术的具体实施方式。附图说明图1是利用本实施例中扫查反演装置扫查被测物的俯视图;图2是利用本实施例中扫查反演装置扫查被测物的侧视图;图3是本技术实施例中扫查反演装置的结构示意图;图4是本技术实施例中发射器1的结构示意图;图5是本技术实施例中接收器2的结构示意图。具体实施方式请参阅图1-2,本实施例中所述扫查反演装置设置在被测物上方,所述扫查反演装置可以以任意角度(θ)和任意移动方向在被测物表面进行移动扫查。在扫查过程中,水平移动扫查反演装置,使所述扫查反演装置的行动轨迹覆盖被测指定区域。请参阅图3,其是本技术一种扫查反演装置的结构示意图。所述扫查反演装置包括:发射器1、接收器2、姿态角度传感器3、平面坐标传感器4、控制装置5、信号处理装置6和图像生成装置7;其中,如图4所示,所述发射器1包括:信号产生电路101、发射放大电路102和发射换能器103,所述发射放大电路102的输入端与所述信号产生电路101连接,所述发射放大电路102的输出端与发射换能器连接。发射器1接收到启动信号ST后,利用信号产生电路101生成超声电信号,通过发射放大电路102进行功率放大及阻抗匹配,通过发射换能器103将经功率放大及阻抗匹配后的超声波电信号转换为超声波信号并进行发射。如图5所示,所述接收器2包括接收换能器201、选频电路202、接收放大电路203、滤波电路204和模数转换器205,所述接收器201接收到启动信号ST后,利用接收换能器201将接收到的超声波信号转换为超声波电信号,并经选频电路202、接收放大电路203和滤波电路204将超声波信号进行选频、放大、滤波后输出至模数转换器206,所述模数转换器206输出转换后的超声波数字信号。在一个实施例中,所述若干发射器1为发射探头,所述若干接收器2为接收探头,所述发射探头或接收探头的数量不低于三个,以保证发射信号和接收信号的完整性和覆盖面,其中所述发射探头和接收探头可以为设有发射和接收两种模式的探头,其中,设置为发射模式的探头为发射探头,设置为接收模式的探头为接收探头;所述至少三个探头的排布方式为阵列式排布、圆周式排布、单条状排布和多条状排布中的任一种。所述控制装置5分别与发射器1、接收器2连接,用于控制所述发射器1和接收器2启动;所述控制装置还用于在扫查前设定所述扫查反演装置的每次检测间隔、模数转换器采样率、数模转换器转换率、最大扫查纵深(即设定回波接收时长)。扫查任务开始后,所述控制装置发出启动信号ST,同时控制发射器1与接收器2启动工作,扫查反演装置在发射超声波信号的同时开始接收检测。所述控制装置5可以为STM32系列单片机、可编程逻辑阵列FPGA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扫查反演装置,其特征在于:所述扫查反演装置设置在被测物上方,所述扫查反演装置可以以任意角度和任意移动方向在被测物表面进行移动扫查;/n所述扫查反演装置包括:若干发射器、若干接收器、姿态角度传感器、平面坐标传感器、控制装置、信号处理装置和图像生成装置;所述控制装置分别与发射器、接收器连接,用于控制所述发射器和接收器启动;所述信号处理装置分别与接收器、姿态角度传感器、平面坐标传感器、控制装置和图像生成装置连接;所述信号处理装置对接收器获得的超声波数据、姿态角度传感器获得的阵列姿态信息和平面坐标传感器获得的方位信息进行处理,并输出回波数据至图像生成装置;所述图像生成装置用于根据所述信号处理装置输出的数据生成被测物内部三维反演图。/n

【技术特征摘要】
1.一种扫查反演装置,其特征在于:所述扫查反演装置设置在被测物上方,所述扫查反演装置可以以任意角度和任意移动方向在被测物表面进行移动扫查;
所述扫查反演装置包括:若干发射器、若干接收器、姿态角度传感器、平面坐标传感器、控制装置、信号处理装置和图像生成装置;所述控制装置分别与发射器、接收器连接,用于控制所述发射器和接收器启动;所述信号处理装置分别与接收器、姿态角度传感器、平面坐标传感器、控制装置和图像生成装置连接;所述信号处理装置对接收器获得的超声波数据、姿态角度传感器获得的阵列姿态信息和平面坐标传感器获得的方位信息进行处理,并输出回波数据至图像生成装置;所述图像生成装置用于根据所述信号处理装置输出的数据生成被测物内部三维反演图。


2.根据权利要求1所述的扫查反演装置,其特征在于:所述发射器包括:
信号产生电路,用于生成超声波电信号并将该超声波电信号发送至发射放大电路;
发射放大电路,用于将超声波电信号进行功率放大及阻抗匹配;
发射换能器,用于将经功率放大及阻抗匹配后的超声波电信号转换为超声波信号并进行发射;
其中,所述发射放大电路的输入端与所述信号产生电路连接,所述发射放大电路的输出端与发射换能器连接。


3.根据权利要求1所述的扫查反演装置,其特征在于:所述信号处理装置包括:第一存储器、超声信号检测器、第二存储器和数据选...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵明剑刘耀东张博扬李钦钦刘慧君
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:新型
国别省市:广东;44

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