一种集成信号激励放大模块的超声波探头制造技术

本发明专利技术公开了一种集成信号激励放大模块的超声波探头，包括探头接头，探头框架，信号激励模块，压电晶片，吸波材料和信号放大模块，所述的压电晶片和吸波材料按一定的角度安装在探头框架内，信号激励模块和信号放大模块安装在压电晶片上方，信号激励模块的输入连接探头接头输入接口，输出连接至压电晶片。其有益效果在于：集成了超声信号激励模块和信号放大模块；提高了探头的等效信噪比；提高了探头的抗干扰能力；降低了超声仪的要求。降低了超声仪的要求。降低了超声仪的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种集成信号激励放大模块的超声波探头


[0001]本专利技术属于无损检测超声检测，具体涉及一种集成信号激励放大模块的超声波探头。

技术介绍

[0002]在无损检测超声检测领域中，超声波检测探头作为一种声电换能器，是超声检测中一个重要的元器件，它负责将超声仪发出的激励电信号，在探头的压电晶片上感应出超声波信号，声波信号在被检物体上传播，反射回来，通过探头上的压电晶片，又将声波信号转换为微弱的电信号，返回给超声仪进行采集和处理。
[0003]传统的超声波探头包含以下部分，电信号接头、压电晶片(分为发射晶片和接收晶片，或者混合晶片)、楔块、吸波材料、探头框架组成，压电晶片将超声仪发射的能量信号转换为声波信号，经物体反射回后又将其转换为电信号，通过接头传输给超声仪，供其采集和处理。
[0004]由于仪器和超声波探头之间通过一根长的同轴电缆连接，中间容易受到其他信号的干扰，信噪比和检测灵敏度较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种集成信号激励放大模块的超声波探头，以等效提高超声波探头的信噪比和抗干扰能力。
[0006]本专利技术的技术方案如下：一种集成信号激励放大模块的超声波探头，包括探头接头，探头框架，信号激励模块，压电晶片，吸波材料和信号放大模块，所述的压电晶片和吸波材料按一定的角度安装在探头框架内，信号激励模块和信号放大模块安装在压电晶片上方，信号激励模块的输入连接探头接头输入接口，输出连接至压电晶片。
[0007]所述的信号激励模块和信号放大模块安装在压电晶片上方，并用胶状材料密封和固定。
[0008]所述的信号放大模块输入连接至压电晶片。
[0009]所述的信号放大模块输出连接至探头接头输出接口。
[0010]所述的通过探头接头接收仪器的命令信号并传输给信号激励模块。
[0011]所述的信号激励模块接收命令信号后，产生对应的超声激励信号，超声激励信号连接在压电晶片上。
[0012]所述的压电晶片将激励信号转换为超声波信号，通过楔块将超声波信号打出探头，传播到被检物体上，经过被检物体反射回来的超声波信号，在压电晶片上感应出微弱的超声信号，经过信号放大模块，将微弱的超声信号放大后由探头接头传给超声仪。
[0013]本专利技术的有益效果在于：集成了超声信号激励模块和信号放大模块；提高了探头的等效信噪比；提高了探头的抗干扰能力；降低了超声仪的要求。
附图说明
[0014]图1为本专利技术所提供的一种集成信号激励放大模块的超声波探头示意图。图2为超声信号激励模块电路图。图3为信号放大模块电路图。
[0015]图中，1探头接头，2探头框架，3超声信号激励模块，4楔块，5压电晶片， 6吸波材料，7信号放大模块。
具体实施方式
[0016]下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0017]本专利技术为一种集成信号激励放大模块的超声波探头，超声仪不需要发射激励信号，只需要给定激励频率命令，内部的信号激励模块产生相应的激励信号，传输到压电晶片上，压电晶片感应出的电信号经过内部的信号放大器模块，将微弱的信号放大数十dB(20
‑
40dB)，经过同轴电缆传输给超声仪，这样既可以提高超声波的激励信号的抖度(传统超声波探头激励信号通过一根上的同轴电缆时，脉冲频率受到电缆分布式参数影响会是脉冲的上升沿和下降沿抖度降低)，由于感应信号经过放大，又可以降低在同轴电缆传输过程中的抗干扰能力。提升了探头的信噪比。同时降低了超声检测系统对超声仪的要求。
[0018]如图1所示，本专利技术的一种集成信号激励放大模块的超声波探头，包括探头接头1，探头框架2，信号激励模块3，楔块4，压电晶片5，吸波材料6，信号放大模块7。
[0019]仪器的命令信号通过探头接头1传输给信号激励模块3，信号激励模块3接收命令信号后，产生对应的超声激励信号，超声激励信号连接在压电晶片5上，压电晶片5将激励信号转换为超声波信号，通过楔块4将超声波信号打出探头，传播到被检物体上，经过被检物体反射回来的超声波信号，在压电晶片5上感应出微弱的超声信号，经过信号放大模块7，将微弱的超声信号放大后由探头接头1传给超声仪。
[0020]将压电晶片5和吸波材料6按一定的角度安装在探头框架2内，信号激励模块3和信号放大模块7安装在压电晶片5上方，并用胶状材料密封和固定，信号激励模块3的输入连接探头接头1输入接口，输出连接至压电晶片5。信号放大模块7输入连接至压电晶片5，输出连接至探头接头1输出接口即可实现。
[0021]探头接头1采用lemo公司的FFA.00系列的同轴插座，阻抗为50欧姆；固定在探头框架中间。
[0022]探头框架2内部四周采用松木木屑(颗粒直径小于2mm)加透明胶固化，这样框架能隔离外部声波，有效的降低外部噪声干扰。
[0023]楔块4内部角度根据超声检测的角度需求设置，可设置为0
°
，30
°
，45
°
， 60
°
，75
°
等，精度为1％；楔块的外表面(与被检测的接触面)平整度小于0.1mm。
[0024]压电晶片5的厚度根据探头频率不同而不同，以2MHz探头为例，厚度为 0.35mm，精度为5％。
[0025]吸波材料6表面加工成深度为2mm，角度为60
°
的三角形槽。
[0026]信号激励模块采用TI公司的TX517IZCQ，是一款双通道、高压、全集成式多级超声波发送器，按图2的方式设计外围电路，其中包含：时钟输入(200MHz)，配置输入，使能输入(2.5V逻辑电平高)，通道输入(channelA和channelB)，电源输入(+5V，
‑
5V直流)，和外接相
关电阻电容，就可以使超声激励信号从 TX517的outA和outB输出，outA和outB之间使用2.3uH的电感隔离(图2中 N1和N2)N2输出连接2个保护二极管D1和D2，外接100欧姆(图2中R1 精度为0.1％，
‑
20摄氏度
‑
80摄氏度内保证精度)，旁边并联一个100pf电容(精度为1％，
‑
20摄氏度
‑
80摄氏度内保证精度)作为输出滤波。这样，即可实现探头信号激励模块的实现。
[0027]由于超声晶片感应信号极小，在毫伏(1mV＝0.001V)以下，感应电流也非常小，在微安(1uA＝10
‑
6A)以下。因此信号放大模块采用TI公司的失调电压极低(小于10uV)，零飘极低(小于0.096uV/。C，1uV＝10
‑
6V)，输入偏执电流极小(小于7pA＝10
‑
12A)运算放大器LPV821。设计电路如图3所示。其中，超声感应信号由+、
‑
两端输入，Vbias为0V，Vcc为3.3V，其中精密电阻为R1， R2，R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成信号激励放大模块的超声波探头，其特征在于：包括探头接头，探头框架，信号激励模块，压电晶片，吸波材料和信号放大模块，所述的压电晶片和吸波材料按一定的角度安装在探头框架内，信号激励模块和信号放大模块安装在压电晶片上方，信号激励模块的输入连接探头接头输入接口，输出连接至压电晶片。2.如权利要求1所述的一种集成信号激励放大模块的超声波探头，其特征在于：所述的信号激励模块和信号放大模块安装在压电晶片上方，并用胶状材料密封和固定。3.如权利要求1所述的一种集成信号激励放大模块的超声波探头，其特征在于：所述的信号放大模块输入连接至压电晶片。4.如权利要求1所述的一种集成信号激励放大模块的超声波探头，其特征在于：所述的信号放...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗玉文，甘文军，滕木，陈飞，
申请(专利权)人：中核武汉核电运行技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：