一種用于超聲相控陣換能器聲場測量數(shù)據(jù)采集同步觸發(fā)的脈沖信號轉(zhuǎn)換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是為超聲相控陣換能器聲場掃查系統(tǒng)中用到的一個(gè)信號轉(zhuǎn)換裝置，功能是將單路的脈沖信號轉(zhuǎn)換為雙路差分編碼器信號，完成換能器的激勵(lì)與數(shù)據(jù)采集卡的同步觸發(fā)。本發(fā)明使用獨(dú)立元件如邏輯非門、電阻、電容等，通過RC響應(yīng)特性和邏輯門電路的整形特性來實(shí)現(xiàn)單路脈沖的延時(shí)，進(jìn)而產(chǎn)生有一定相位差的雙路編碼器信號。該發(fā)明可使得編碼器脈沖數(shù)與輸入脈沖數(shù)相同，且兩路脈沖寬度保持不變。并且輸出信號使用反相器變換成差分信號，提高抗干擾能力。對于不同的輸入脈沖的寬度或脈沖的頻率可以通過簡單調(diào)整電路中的電容和電阻參數(shù)來適應(yīng)。本發(fā)明的裝置體積小，成本低，實(shí)現(xiàn)簡單，功能可擴(kuò)展，適用于大范圍的脈沖寬度轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。
【專利說明】一種用于超聲相控陣換能器聲場測量數(shù)據(jù)采集同步觸發(fā)的脈沖信號轉(zhuǎn)換裝置
一、【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種簡易的超聲檢測編碼器觸發(fā)信號產(chǎn)生裝置，可應(yīng)用于超聲聲場掃查系統(tǒng)需要編碼器觸發(fā)信號觸發(fā)數(shù)據(jù)的采集，而系統(tǒng)中沒有編碼器的使用，而是使用單路脈沖觸發(fā)步進(jìn)電機(jī)的情形。同樣的該裝置也適用于其他類似的應(yīng)用場合。
二、【背景技術(shù)】:
[0002]超聲檢測技術(shù)已成為無損檢測領(lǐng)域的重要組成部分，超聲檢測系統(tǒng)中超聲換能器的性能直接影響了檢測的可靠性和可信度。隨著對工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提升，對超聲檢測的精度和準(zhǔn)確性也有了更高的要求。超聲換能器的聲場特性是一個(gè)較為重要的性能參數(shù)，對于縱波探頭，使用水聽器和高精度掃查架系統(tǒng)配合數(shù)據(jù)采集和信號處理和成像技術(shù)可以得到換能器聲場的分布情況。測量換能器聲場，要同步采集水聽器的位置數(shù)據(jù)和由水聽器測量的該位置的聲場數(shù)據(jù)(聲壓或質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移數(shù)據(jù))。數(shù)據(jù)采集的同步一般是利用掃查機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可通過編程是掃查軸每運(yùn)動(dòng)一定位移增量產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號的特點(diǎn)，利用該脈沖觸發(fā)超聲檢測儀器使其激勵(lì)超聲換能器發(fā)射超聲波，對該位置進(jìn)行一次檢測，同時(shí)利用該脈沖觸發(fā)數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行位置和聲場信號的數(shù)據(jù)采集，從而實(shí)現(xiàn)位置和聲場數(shù)據(jù)的同步采集。
[0003]然而，與超聲相控陣換能器配合使用的超聲相控陣檢測儀器一般不具有接收單路脈沖而觸發(fā)相控激勵(lì)和接收進(jìn)行一次檢測的信號接口，給相控陣換能器聲場測量數(shù)據(jù)同步采集帶來了困難。超聲相控陣檢測儀器一般帶有編碼器信號接口，以實(shí)現(xiàn)特定位置觸發(fā)檢測的功能，但編碼器信號接口為兩路脈沖，因此需要研制單路脈沖到兩路脈沖的信號轉(zhuǎn)換裝置，來解決超聲相控陣換能器聲場測量中的數(shù)據(jù)同步采集問題。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]本發(fā)明的目的是研制一種用于超聲相控陣換能器聲場測量數(shù)據(jù)采集同步觸發(fā)的脈沖信號轉(zhuǎn)換裝置。它可以將單路脈沖信號轉(zhuǎn)換為雙路編碼器信號，并以差分信號輸出，具有良好的抗干擾性。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]為了使單路脈沖信號轉(zhuǎn)換為具有一定相位差的兩路信號，本發(fā)明利用兩組非門電路將一路脈沖信號轉(zhuǎn)換為兩路脈沖信號，利用RC網(wǎng)路的響應(yīng)特性進(jìn)行脈沖的延時(shí)。延時(shí)部分采用兩級延時(shí)，每級延時(shí)的電阻和電容值選取相同值，這樣，即使因一個(gè)門電路的閾值漂移造成了第一級延時(shí)中上升沿與下降沿有不同的延時(shí)量，第二級反相的延時(shí)則會(huì)很好的抵消第一級上升沿與下降沿延時(shí)的不同，具有一定的溫度補(bǔ)償功能，使得脈沖寬度保持不變。使用兩個(gè)反相器構(gòu)造輸出電路，使最終輸出信號為差分信號，提高抗干擾能力。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:在超聲相控陣換能器聲場測量時(shí)，只具有編碼器觸發(fā)形式而機(jī)械掃查系統(tǒng)中沒有使用編碼器來實(shí)現(xiàn)位置的檢測情形下，可以利用本發(fā)明中的信號轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)現(xiàn)位置信號與聲場信號的同步采集，節(jié)約成本，功能良好。
四、【專利附圖】

【附圖說明】:
[0008]附圖1為該編碼器信號產(chǎn)生裝置電路原理示意圖。
[0009]五、【具體實(shí)施方式】:
[0010]下面對本發(fā)明的具體電路方案進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0011]本發(fā)明提出的信號轉(zhuǎn)換裝置中六個(gè)型號相同的反相器、兩個(gè)阻值相同的電阻和兩個(gè)容值相同的電容構(gòu)成的電路如圖1所示。
[0012]本發(fā)明完全使用獨(dú)立元件如邏輯非門、電阻、電容等，通過RC響應(yīng)特性和邏輯門電路的整形特性來實(shí)現(xiàn)單路脈沖的延時(shí)，進(jìn)而產(chǎn)生有一定相位差的雙路脈沖編碼器模擬信號。輸出脈沖數(shù)與輸入脈沖數(shù)相同，不需要做另外的處理，且對輸入矩形脈沖具有整形功倉泛。
[0013]本發(fā)明只能對輸入脈沖寬度大于延時(shí)量的脈沖進(jìn)行等脈寬延時(shí)，否則不能得到正確的輸出。為擴(kuò)展本裝置的適用范圍，對于不同的輸入脈沖的寬度或脈沖的頻率可以通過簡單調(diào)整電路中的電容和電阻參數(shù)來適應(yīng)。
[0014]本發(fā)明中一方面單路脈沖連續(xù)經(jīng)過兩個(gè)反相器，得到與輸入相同的沒有延時(shí)的脈沖，且相比輸入信號具有更好的波形整潔性。輸出的脈沖作為編碼器B信號，輸出的脈沖再次通過反相器則作為編碼器/B信號。另一方面單路脈沖先經(jīng)過一個(gè)RC低通網(wǎng)絡(luò)，然后進(jìn)入第一級反相器。RC低通網(wǎng)絡(luò)對理想上升沿的響應(yīng)是指數(shù)函數(shù)，當(dāng)電壓值達(dá)到反相器閾值的時(shí)候，第一級反相器輸出下降沿。同理在輸入下降沿時(shí)，經(jīng)過RC低通網(wǎng)絡(luò)，一定時(shí)間后達(dá)到反相器下降閾值，反相器輸出上升沿。第二級對脈沖延時(shí)功能與第一級相似，區(qū)別在于先對下降沿進(jìn)行延時(shí)，輸出上升沿，然后對上升沿進(jìn)行延時(shí)輸出下降沿。第二級反相器的輸出作為編碼器的A信號，再次經(jīng)過反相器反相則為/A信號。該方案可以對門電路上升閾值與下降閾值不相同和因溫度等因素引起的漂移有較好的補(bǔ)償作用，保證輸出脈寬與輸入脈寬相等。
[0015]本發(fā)明中，A信號的總延時(shí)量為1.41RC，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中脈沖的寬度來確定電阻和電容的值。為防止RC低通網(wǎng)絡(luò)的特征阻抗太小從而電流較大而使網(wǎng)絡(luò)對輸入信號有較強(qiáng)的負(fù)載效應(yīng)，通常電阻值選取在2kQ以上，電容通過計(jì)算獲取。
[0016]本發(fā)明特別適合用于只具有編碼器觸發(fā)的超聲相控陣儀器。本發(fā)明的裝置體積小，成本低，實(shí)現(xiàn)簡單，功能可擴(kuò)展，適用于大范圍的脈沖寬度轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.一種用于超聲相控陣換能器聲場測量數(shù)據(jù)采集同步觸發(fā)的脈沖信號轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:可以將單路脈沖信號轉(zhuǎn)換為有一定相位差的兩路脈沖信號，將單路脈沖觸發(fā)信號轉(zhuǎn)換為兩路信號，連接到超聲相控陣檢測儀器激勵(lì)相控陣超聲換能器，實(shí)現(xiàn)其聲場測量時(shí)的位置信號與聲場信號同步采集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:脈沖延時(shí)模塊使用雙RC網(wǎng)絡(luò)和雙反相器，可以保證反相器上升閾值與下降閾值不相等時(shí)脈沖的寬度保持與輸入脈沖相同，也可以補(bǔ)償閾值因溫度的漂移對輸出脈沖寬度的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:使用六個(gè)相同型號反相器，兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容連接而成，兩路輸出信號為差分信號，兩路輸出信號間有一定的相位差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:電阻值選取在2kΩ以上，電容通過計(jì)算獲取，可以減小該裝置對脈沖輸入模塊的負(fù)載效應(yīng)。
【文檔編號】G01H17/00GK103822702SQ201410096499
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】肖定國, 徐春廣, 邵甲蒙, 任慧玲, 周世圓, 王巨琛 申請人:北京理工大學(xué)