本發(fā)明涉及一種檢測裝置，具體涉及的是一種超聲波混凝土檢測裝置。

背景技術：

在無損檢測技術五大常規(guī)檢測中,超聲檢測是應用最為廣泛。目前國內(nèi)廣泛使用的一些常規(guī)超聲無損檢測方法都集中于手工探傷,檢測裝置體型較大，其操作工程比較復雜,檢測周期也比較長,相對來說檢測效率比較低。

如公開號為CN204882467U的中國專利提出了一種智能混凝土超聲波檢測裝置，包括將發(fā)射與接收換能器相對放置在混凝土表面，發(fā)射聲波后接收聲波經(jīng)過裝置處理后顯示數(shù)據(jù)和波形結果，但這種超聲波換能器工作頻率較低，分辨率差，測量結果單一，不能測量混凝土材料的其他特性如材質(zhì)，硬度，疲勞程度等。

而采用超聲相控陣技術則可以將多個高頻聲波聚焦，提高聲波穿透性并能得到理想的回波信號，分辨率提高，使后續(xù)信號處理更為準確，提高測量精度。國內(nèi)在此方面的相關研究尚很薄弱,開展此項研究有利于跟蹤學術前沿,拓寬研究領域,具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。

技術實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高對混凝土材料特性如材質(zhì)、硬度、疲勞程度的檢測效率，提高檢測精度，并將檢測裝置集成一體化，小型化，本發(fā)明提供了一種超聲波混凝土檢測裝置。

為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術方案：

一種超聲波混凝土檢測裝置，包括上位機成像顯示模塊、ARM主控芯片、超聲波驅(qū)動模塊、超聲波接收模塊、多路開關和超聲相控陣換能器陣列；所述ARM主控芯片的輸出端接超聲波驅(qū)動模塊、另一輸出端接上位機成像顯示模塊、輸入端接超聲波接收模塊，所述超聲波驅(qū)動模塊和超聲波接收模塊通過多路開關與超聲相控陣換能器陣列連接。

多路開關為集成模擬多路電子開關，控制超聲相控陣換能器陣列的開與閉從而接收與發(fā)射超聲波信號。

上述超聲波接收模塊包括依次連接的限幅隔離模塊、信號放大模塊、帶通濾波模塊、和A/D采集模塊，所述限幅隔離模塊接多路開關，所述A/D采集模塊接ARM主控芯片。

由于超聲波在傳播時存在反射和能量損失，信號放大模塊將接收到的回波信號進行放大。

回波信號經(jīng)過放大和濾波后輸出的是模擬信號，A/D采集模塊將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，再傳送到ARM主控芯片。

上述超聲相控陣換能器陣列包括若干個等間距排列的壓電晶片，負責超聲波信號的聚焦發(fā)送與聚焦接收。

進一步的，上述壓電晶片的材質(zhì)為PZT。

上述超聲相控陣換能器陣列的輸出端設有加法器。

進一步的，上述超聲相控陣換能器陣列的陣元數(shù)16≤N≤64，陣元間距d≤0.5λ。

進一步的，上述限幅隔離模塊為高壓二極管限幅電路，使低壓回波信號順利通過，屏蔽高壓信號，起到保護電路并隔離大電壓作用。

進一步的，上述帶通濾波模塊為無源帶通濾波電路，能夠有效地過濾掉外界的噪聲干擾。

本發(fā)明的有益之處在于：

1、本發(fā)明的超聲相控陣換能器陣列性能穩(wěn)定，生成可控的波束指向和聚焦位置，能夠全方位多角度檢測不同混凝土的材料特性如材質(zhì)、硬度、疲勞程度等。

2、由于超聲相控陣換能器陣列尺寸較小，且該檢測裝置相比于傳統(tǒng)檢測裝置體型小，無需人工手動檢測，反應靈敏，檢測速度快，檢測分辨力、信噪比和靈敏度等性能明顯提升。

3、本發(fā)明的超聲波混凝土檢測裝置，結構簡單、攜帶轉(zhuǎn)場方便、操作使用靈活，可適用不同檢測的需要，實用性強，且成本低。

本發(fā)明的超聲波混凝土檢測裝置，克服了傳統(tǒng)檢測裝置體型較大、分辨率低、檢測結果單一的缺點，通過控制超聲相控陣換能器陣列可實現(xiàn)高速掃查，有效地在不破壞混凝土結構的前提下，利用超聲相控陣換能器陣列的高頻聚焦特性，穿透混凝土，進行混凝土材料特性的檢測。

附圖說明

圖1本發(fā)明的一種超聲波混凝土檢測裝置的結構示意圖。

圖2本發(fā)明的超聲相控陣換能器陣列的結構示意圖。

圖3本發(fā)明的超聲相控陣換能器陣列的發(fā)射聚焦示意圖。

圖4本發(fā)明的超聲相控陣換能器陣列的接收聚焦示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。

如圖1所示，本發(fā)明的一種超聲波混凝土檢測裝置，包括上位機成像顯示模塊、ARM主控芯片、超聲波驅(qū)動模塊、超聲波接收模塊、多路開關和超聲相控陣換能器陣列。

ARM主控芯片產(chǎn)生超聲波驅(qū)動信號，通過控制多路開關，使超聲相控陣換能器陣列按一定的延時規(guī)律發(fā)射和接收超聲波驅(qū)動模塊產(chǎn)生的超聲波信號，超聲波信號經(jīng)混凝土樣塊反饋，得到的回波信號通過超聲波接收模塊處理后反饋給ARM主控芯片，最后由上位機成像顯示模塊顯示。

其中，超聲波接收模塊包括依次連接的高壓二極管限幅電路、信號放大電路、無源帶通濾波電路和A/D采集電路。高壓二極管限幅電路使低壓回波信號順利通過，屏蔽高壓信號；信號放大模塊將接收到的回波信號放大；無源帶通濾波電路有效地過濾掉外界的噪聲干擾；A/D采集模塊將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號后再傳送到ARM主控芯片。

如圖2所示，超聲相控陣換能器陣列由若干個等間距排列的壓電晶片組成，材料為PZT（鋯鈦酸鉛）；超聲相控陣換能器陣列的陣元數(shù)（壓電晶片的數(shù)量）16≤N≤64，陣元寬度＜陣元間距,陣元間距d≤0.5λ(超聲波波長)。

如圖3所示，超聲波驅(qū)動模塊產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，使超聲相控陣換能器陣列按一定規(guī)則延時后發(fā)射超聲波脈沖，形成聚焦波場和焦點。

如圖4所示，超聲相控陣換能器陣列按照一定的延時規(guī)律接收回波信號，形成聚焦波場和焦點，通過加法器疊加信號，再傳送給超聲波接收模塊。

根據(jù)超聲相控陣換能器陣列自身的物理特性——壓電效應，ARM主控芯片產(chǎn)生超聲波驅(qū)動信號，使得超聲波驅(qū)動模塊按照一定間隔和規(guī)律發(fā)送高低電平觸發(fā)脈沖，通過控制電子多路開關，從而分別控制每個壓電晶片，使超聲相控陣換能器陣列獲得電壓差，從而使超聲相控陣換能器陣列按照一定的規(guī)律發(fā)射超聲波，從而達到延時效果。

實際使用時：

使用本發(fā)明的超聲波混凝土檢測裝置，用不同材料混凝土試塊事先建立一個相對標準的材料特性數(shù)據(jù)庫。

在檢測實際生活中混凝土材料時，該檢測裝置可自動匹配對比數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，然后判斷當前檢測對象的材質(zhì)、硬度、疲勞程度等特性，最后通過由成像顯示模塊進行上位機顯示。

對于不同情況下混凝土的材質(zhì)，硬度，疲勞程度，超聲波的傳輸速度，時間和返回波形的參數(shù)是不同的。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。