本發(fā)明屬于超聲波指向性測試技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種多功能易安裝的超聲波傳感器指向性測試裝置。

背景技術(shù)：

超聲波由于其良好的指向性，可被廣泛適用于海洋探測與開發(fā)、無損檢測與評估、醫(yī)學(xué)診斷、倒車?yán)走_(dá)等應(yīng)用領(lǐng)域。

超聲波的指向性，即傳感器在探測空間中各角度上的聲強(qiáng)級別，決定了超聲波傳感器的探測范圍，是超聲波傳感器最重要的性能指標(biāo)之一。指向性測試是評估一個(gè)傳感器性能的必需環(huán)節(jié)。一般測量方法操作復(fù)雜，安裝不方便，替換性差，可信賴度差，效率低。

申請?zhí)枮?015101491310的中國發(fā)明專利公開了一種超聲波指向性測試系統(tǒng)。超聲波傳感器安裝在云臺上，所述云臺安裝在支架上，聲音強(qiáng)度檢測設(shè)備安裝在另一支架上，所述聲音強(qiáng)度檢測設(shè)備檢測到的超聲波信號強(qiáng)度發(fā)送給主控制電路，所述超聲波傳感器由超聲波傳感器驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)；所述主控制電路用于控制超聲波傳感器驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)云臺工作，接收聲音強(qiáng)度檢測設(shè)備的檢測數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)打包，采用串口和PC進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，獲取指令，上傳數(shù)據(jù)；所述PC用于設(shè)置云臺參數(shù)和處理超聲波指向性測試數(shù)據(jù)。通過對測試空間中各角度下超聲波的強(qiáng)度進(jìn)行測量，解算出超聲波傳感器的橫向和垂直探測范圍，構(gòu)建3D空間測量范圍，并自動(dòng)建立數(shù)據(jù)檔案，便于以后的數(shù)據(jù)分析和提取。但是其測試水平角度由第二舵機(jī)和第三舵機(jī)接力才能實(shí)現(xiàn)360°轉(zhuǎn)角，這對舵機(jī)性能要求極為嚴(yán)苛、成本高，同時(shí)沒有檢測裝置使得測量的數(shù)據(jù)的可信賴度降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多功能易安裝的超聲波傳感器指向性測試裝置，既可以測試超聲波探頭的探測性能，又能進(jìn)行超聲波傳感器的指向性測試，操作人員只需將探頭通過夾具或傳感器通過擋板安裝在指向性測試裝置上，便可進(jìn)行測試，操作簡單、安裝方便。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種多功能易安裝的超聲波傳感器指向性測試裝置，包括安裝在第一支架上的測試裝置，和安裝在第二支架上的聲音強(qiáng)度檢測設(shè)備，所述測試裝置上安裝有超聲波傳感器，測試裝置包括用于水平轉(zhuǎn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)和用于垂直轉(zhuǎn)動(dòng)的舵機(jī)，所述聲音強(qiáng)度檢測設(shè)備連接上位機(jī)，所述測試裝置由主控制電路控制，所述超聲波傳感器由超聲波傳感器驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，所述超聲波傳感器驅(qū)動(dòng)電路由與上位機(jī)連接的主控制電路控制，所述主控制電路控制步進(jìn)電機(jī)水平轉(zhuǎn)動(dòng)和舵機(jī)垂直轉(zhuǎn)動(dòng)，所述上位機(jī)用于控制測試裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和角度、顯示測試狀態(tài)，并保存測試數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述測試裝置包括機(jī)座，所述機(jī)座中安裝有步進(jìn)電機(jī)，所述機(jī)座上蓋的一端安裝有卡座，所述卡座下端安裝有滑軌，所述卡座上端安裝有舵機(jī)，所述舵機(jī)上安裝有鉸鏈，所述鉸鏈包括前鉸鏈和后鉸鏈，所述后鉸鏈端面安裝有擋板，所述超聲波傳感器安裝于擋板的內(nèi)側(cè)面。

優(yōu)選的，所述前鉸鏈兩側(cè)支座設(shè)置有刻度線，所述后鉸鏈兩側(cè)支座中部設(shè)置有指示箭頭。

優(yōu)選的，所述前鉸鏈刻度間隔為5度，角度范圍為正負(fù)45度。

優(yōu)選的，所述后鉸鏈端面設(shè)置有超聲波傳感器插入孔和安裝孔。

優(yōu)選的，所述安裝孔還用于安裝夾具，所述夾具用于安裝有超聲波探頭。

優(yōu)選的，所述步進(jìn)電機(jī)帶有閉環(huán)驅(qū)動(dòng)器，閉環(huán)驅(qū)動(dòng)器通過電子齒輪變量定義輸入到閉環(huán)驅(qū)動(dòng)器的單位脈沖命令控制傳動(dòng)裝置移動(dòng)距離。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1.本發(fā)明通過對測試空間中幾個(gè)典型角度的測試，解算出超聲波傳感器的指向性曲線和響應(yīng)特性曲線，解出超聲波傳感器的波束角。同時(shí)也可以繪制出它的3維探測區(qū)域。為超聲波傳感器設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。

2.本發(fā)明安裝方便、替換性好，可以替換安裝超聲波傳感器于模擬擋板上，單獨(dú)測試超聲波傳感器，可模擬實(shí)際裝車情況，更可靠。后鉸鏈端面的安裝孔可以安裝夾具，通過夾具安裝探頭，可以測試探頭的探測性能。功能多樣，易于安裝。

3.本發(fā)明可同時(shí)控制測試裝置上傳感器的水平和豎直轉(zhuǎn)角，并可調(diào)節(jié)不同傾斜角度，一次性實(shí)現(xiàn)360度測試。

4.本發(fā)明綜合了傳感器、計(jì)算機(jī)軟硬件、電子通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化測試，智能提示等功能，可直接得出計(jì)算結(jié)果并顯示，避免了除傳感器安裝以外的所有人工操作，大大降低了人力成本和節(jié)省時(shí)間，提高了效率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為本發(fā)明多功能易安裝的超聲波傳感器指向性測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明后鉸鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明超聲波探頭安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明超聲波傳感器安裝在擋板的一種狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明超聲波傳感器安裝在擋板的又一狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合具體實(shí)施方式并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。

實(shí)施例：

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明的超聲波傳感器指向性測試裝置，超聲波傳感器安裝在測試裝置上，可通過橡膠圈進(jìn)行固定。測試裝置安裝在支架80上。傳感器的水平轉(zhuǎn)角由步進(jìn)電機(jī)控制，豎直轉(zhuǎn)角由舵機(jī)控制，每個(gè)豎直角度對應(yīng)360°水平角度。聲壓級測量設(shè)備麥克風(fēng)9安裝在支架81上。這兩部分均放置于1m*1m*1m的隔音室內(nèi)。

超聲波傳感器由超聲波傳感器驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，主控制電路控制超聲波傳感器驅(qū)動(dòng)電路，主控制電路還用于驅(qū)動(dòng)測試裝置上步進(jìn)電機(jī)和舵機(jī)的水平和豎直轉(zhuǎn)角。主控制電路將轉(zhuǎn)角信號發(fā)送給PC，PC同步從聲壓級設(shè)備獲取聲壓級數(shù)據(jù)。

步進(jìn)電機(jī)7可以定義輸入到驅(qū)動(dòng)器的單位脈沖命令使傳動(dòng)裝置移動(dòng)任意距離。

超聲波驅(qū)動(dòng)電路由PC上位機(jī)通過發(fā)送指令來設(shè)置頻率，設(shè)置成功返回。

聲壓級測量設(shè)備9，聲壓級測量設(shè)備是由麥克風(fēng)和聲壓級測量放大器組成，PC在得到主控制電路水平轉(zhuǎn)動(dòng)的信息時(shí)同步發(fā)送指令至聲壓級測量設(shè)備以讀取聲壓級數(shù)據(jù)。

支架，用來調(diào)節(jié)超聲波傳感器和聲音強(qiáng)度檢測設(shè)備的相對位置，以便測量超聲波傳感器聲波強(qiáng)度的空間分布。

如圖2-6所示，測試裝置包含機(jī)座5、擋板1、舵機(jī)4、步進(jìn)電機(jī)7，鉸鏈3，激光對管6。擋板1安裝在機(jī)座上面，超聲波探頭安裝在擋板上。舵機(jī)和步進(jìn)電機(jī)安裝在機(jī)座中，舵機(jī)用于控制擋板的豎直轉(zhuǎn)角，步進(jìn)電機(jī)控制機(jī)座的水平轉(zhuǎn)角。激光對管6用于水平位置校準(zhǔn)。

測試裝置包括機(jī)座5，機(jī)座底座51中安裝有步進(jìn)電機(jī)7，步進(jìn)電機(jī)7通過外罩52密封，上端蓋有上蓋53，上蓋53的一端安裝有卡座55，卡座55下端安裝有滑軌54，卡座55上端安裝有舵機(jī)4，舵機(jī)4上安裝有鉸鏈3，鉸鏈3包括前鉸鏈31和后鉸鏈32，前鉸鏈31兩側(cè)支座設(shè)置有刻度線，后鉸鏈32兩側(cè)支座中部設(shè)置有指示箭頭，前鉸鏈刻度間隔為5度，角度范圍為正負(fù)45度。卡座55下端還安裝有激光對管6。

如圖3所示，后鉸鏈32端面設(shè)置有超聲波傳感器插入孔321和安裝孔322。安裝孔322既可以安裝擋板1，還可以安裝夾具33，夾具33用于安裝有超聲波探頭21，如圖4所示。如圖5所示，超聲波傳感器20安裝于擋板1的內(nèi)側(cè)面。

如圖5，安裝超聲波傳感器于模擬擋板上，模擬實(shí)際裝車情況，此種應(yīng)用于保險(xiǎn)桿傾斜角度（地平線法向）為零的情況。

如圖6，此種應(yīng)用于保險(xiǎn)桿傾斜角度（地平線法向）為20度的情況，后鉸鏈32有指針指向前鉸鏈31刻度，可以通過旋轉(zhuǎn)前鉸鏈模擬不同保險(xiǎn)桿傾斜角度。

安裝、測試流程：

1 安裝支架，將支架置于隔音室，調(diào)節(jié)支架高度保持支架水平，并安裝聲壓級測量設(shè)備。

2 安裝機(jī)座，將步進(jìn)電機(jī)置于機(jī)座底座，螺絲固定，封好外罩，上蓋，并安裝滑軌，卡座和舵機(jī)，同時(shí)安裝激光對管，將安裝好的機(jī)座置于支架上并固定，檢查機(jī)座的水平。

3 安裝鉸鏈，通過螺絲固定后鉸鏈和機(jī)座，聯(lián)接好舵機(jī)和鉸鏈，將前鉸鏈卡入后鉸鏈，保持后鉸鏈水平，用螺絲固定，檢查后鉸鏈箭頭指向前鉸鏈中間刻度，前鉸鏈每一刻度間隔5度，角度范圍為正負(fù)45度。

4 安裝探頭，如圖2通過夾具33安裝探頭21裝入鉸鏈32，先測試探頭的探測性能。

5 安裝擋板，如圖5、6所示，拆除夾具33，將擋板1通過螺絲安裝于后鉸鏈32上，將傳感器20貼附于擋板1背面固定，擋板模擬實(shí)測保險(xiǎn)桿，材料和厚度可依實(shí)際情況定制。檢查并校準(zhǔn)探頭和與聲壓級測量設(shè)備的相對位置，測試裝置安裝完畢。

6．為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，傳感器驅(qū)動(dòng)電路，主控制電路，聲壓級測量設(shè)備和PC供電。

7．設(shè)置好聲壓級測量設(shè)備，在PC端打開上位機(jī)軟件，配置串口，將探頭的水平角度旋轉(zhuǎn)至180°的位置，校準(zhǔn)探頭和麥克風(fēng)的相對位置使其中心在同一條直線上。設(shè)置傳感器驅(qū)動(dòng)頻率,開始自動(dòng)測試。

8.測試全過程持續(xù)18分鐘左右，當(dāng)聽到蜂鳴器持續(xù)鳴叫，說明測試完成，可直接得出超聲波探頭的指向性曲線和響應(yīng)特性曲線，讀出超聲波探頭的波束角。記錄最終結(jié)果并將源文件歸檔。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。