專利名稱：一種超聲波物理探測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波物理探測(cè)儀。
背景技術(shù)：
在探月工程項(xiàng)目研究中，開(kāi)展對(duì)月球月面和淺表構(gòu)造調(diào)查，對(duì)于研究月面土壤結(jié) 構(gòu)和成份、分析月球表面有用元素、有用礦產(chǎn)和物質(zhì)類型的分布有著重要意義，也有利于載 人航天與探月工程中月面研究計(jì)劃的實(shí)施。特別是后續(xù)的月面活動(dòng)和月球基地建設(shè)選址 等，都需要借助探測(cè)儀器實(shí)現(xiàn)淺表地質(zhì)構(gòu)造成像和穩(wěn)定性的研究，這是因?yàn)閷?duì)月壤地質(zhì)結(jié) 構(gòu)及成分的物理探測(cè)，必須在不破壞月壤原樣結(jié)構(gòu)的前提條件下實(shí)施，即應(yīng)該采取非侵入 式的無(wú)損探測(cè)方法進(jìn)行探測(cè)。以目前的技術(shù)現(xiàn)狀看，采用超聲波探測(cè)就是一種便于實(shí)現(xiàn)的 非侵入式無(wú)損探測(cè)方式，對(duì)于研究探測(cè)月壤的結(jié)構(gòu)、物性和厚度來(lái)說(shuō)，采用超聲波無(wú)損探測(cè) 方式也是一種比較理想的選擇。因此，研究開(kāi)發(fā)一種可用于月球的超聲波物理探測(cè)儀就是 十分必要的任務(wù)。有了超聲波物理探測(cè)儀就可以利用超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)發(fā)生反射、能 量吸收等特性，來(lái)完成探測(cè)月球表面月壤的結(jié)構(gòu)、物性和厚度(月壤與基巖之間的分界面的 埋深)等工作。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了今后能更好地開(kāi)展對(duì)月球月面和淺表構(gòu)造調(diào)查，而提供一種 可用于月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)的便攜、功能強(qiáng)大而操作簡(jiǎn)單，采集速度快、分辨率高、圖像顯示直觀， 且對(duì)被測(cè)物無(wú)破壞、對(duì)人體無(wú)傷害的超聲波物理探測(cè)儀。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是提供一種超聲波物理探測(cè)儀，至少 包括機(jī)箱盒和電氣部分，所述的機(jī)箱盒設(shè)有機(jī)箱盒提手和側(cè)板、機(jī)箱盒頂板和后板、機(jī)箱盒 底板與操作面板，在機(jī)箱盒底板上設(shè)有散熱孔，安裝有機(jī)箱盒底板座；所述的電氣部分安裝 在機(jī)箱盒內(nèi)，電氣部分含有主控單元，電源模塊，超聲發(fā)射裝置和超聲接收裝置，所述的主 控單元設(shè)有嵌入式的微控制器模塊、顯示模塊、時(shí)鐘模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、用 戶接口模塊以及電源模塊，微控制器模塊與數(shù)據(jù)通信模塊互聯(lián)，微控制器模塊與顯示模塊、 時(shí)鐘模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和用戶接口模塊以及電源模塊相連，電源模塊為整個(gè)探測(cè)儀提供 電能；所述的超聲發(fā)射裝置設(shè)有與微控制器模塊順序連接的隔離模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、升壓模塊 和發(fā)射超聲波換能器T ;所述的超聲接收裝置設(shè)有與微控制器模塊順序連接的A/D轉(zhuǎn)換模 塊、信號(hào)調(diào)理模塊、程控增益模塊、帶通濾波模塊、前級(jí)增益模塊、阻尼限幅模塊和接收超聲 波換能器R。
本發(fā)明所述的微控制器模塊采用ARM Cortex-M3內(nèi)核的處理器STM32F103VET，作 為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，時(shí)鐘模塊采用微控制器STM32F103VET片內(nèi)RTC作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制 模塊，實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)的正常計(jì)時(shí)功能；顯示模塊采用TFT液晶顯示屏，作為探測(cè)儀的顯示界 面；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用SD卡存儲(chǔ)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)通信模塊采 用的是USB通信方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)終端軟件之間的傳輸；電源模塊采用電池與低壓差線性穩(wěn)壓器，為整個(gè)系統(tǒng)提供所需電源電壓。本發(fā)明所述的超聲發(fā)射裝置中，微控制器發(fā)出的超聲波信號(hào)送到隔離模塊，隔 離模塊采用磁耦隔離元件，實(shí)現(xiàn)超聲發(fā)射信號(hào)與微控制器之間的隔離；驅(qū)動(dòng)模塊采用 ADP3625集成驅(qū)動(dòng)芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)M0SFET管的驅(qū)動(dòng)；升壓模塊采用M0SFET管組成的推挽變換 電路與脈沖變壓器，實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的升壓，采用激勵(lì)發(fā)射超聲波換能器T發(fā)射超聲波。本發(fā)明所述的超聲接收裝置中，接收超聲波換能器R接收到的超聲波信號(hào)送到阻 尼限幅模塊，阻尼限幅模塊采用二極管與穩(wěn)壓管，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)中可能存在的高壓 信號(hào)進(jìn)行限幅，以保護(hù)后級(jí)回波接收電路；前級(jí)增益模塊采用AD8250帶可編程增益的儀 表放大器，實(shí)現(xiàn)對(duì)回波信號(hào)的有效接收和前級(jí)增益控制；帶通濾波模塊采用高性能的運(yùn)算 放大器AD8099設(shè)計(jì)成的壓控電壓源二階帶通濾波器，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)中干擾信號(hào)的 濾除；程控增益模塊采用多路復(fù)用器模擬開(kāi)關(guān)ADG1604與運(yùn)放AD8099相結(jié)合的方式，實(shí) 現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)的自動(dòng)增益控制；信號(hào)調(diào)理模塊采用0PA2335運(yùn)放設(shè)計(jì)的信號(hào)差分變 換電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換前的電平變換；A/D轉(zhuǎn)換模塊采用系統(tǒng)微控制器 STM32F103VET片內(nèi)集成的12位A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)的采樣。本發(fā)明的超聲波物理探測(cè)儀具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明提供了一種主要是針對(duì)月球月表探測(cè)的超聲波物理探測(cè)儀，也就是將 超聲無(wú)損探測(cè)方式應(yīng)用于月球月表的探測(cè)研究，本發(fā)明通過(guò)對(duì)模擬月壤進(jìn)行物理探測(cè)研 究，可以驗(yàn)證超聲無(wú)損探測(cè)技術(shù)可以應(yīng)用于對(duì)月球的探測(cè)，尤其應(yīng)用于對(duì)月球月壤的探測(cè)。2.本發(fā)明的探測(cè)儀可使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘記錄跟蹤記錄實(shí)時(shí)探測(cè)日期、時(shí)間，可全面、 客觀地采集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可自動(dòng)存儲(chǔ)于便攜式的SD卡存儲(chǔ)設(shè)備中，方便對(duì)采 集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理或后處理，對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域、頻域或圖像分析，還可通過(guò)對(duì)探測(cè)過(guò) 程進(jìn)行動(dòng)態(tài)回放；方便分析研究。3.本發(fā)明的探測(cè)儀可與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，探測(cè)儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)了具有人性化的 操作和顯示界面。同時(shí)通過(guò)在計(jì)算機(jī)上預(yù)先編制軟件，也在很大程度上能夠支持探測(cè)儀綜 合性能，有利于對(duì)月球巖石或月壤的力學(xué)特性的研究。4.本發(fā)明的探測(cè)儀設(shè)計(jì)收發(fā)一體，便攜、功能強(qiáng)大而操作簡(jiǎn)單，具有采集速度快、 分辨率高、圖像顯示直觀，結(jié)果一目了然，且對(duì)被測(cè)物無(wú)破壞、對(duì)人體無(wú)傷害等優(yōu)點(diǎn)，適用于 月球及其他星球的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石構(gòu)造、災(zāi)害防治與環(huán)境保護(hù)等淺表構(gòu)造調(diào)查、地質(zhì)探測(cè) 等，也適用于進(jìn)行相關(guān)地面模擬月壤的探測(cè)試驗(yàn)，及可用于進(jìn)行金屬、樁基、路面等缺陷檢 測(cè)和質(zhì)量控制。


圖1為本發(fā)明超聲波物理探測(cè)儀整機(jī)外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明超聲波物理探測(cè)儀操作面板外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的超聲波物理探測(cè)儀系統(tǒng)體系設(shè)計(jì)框圖。圖4為本發(fā)明的探測(cè)儀電源模塊中輸出DC+12V電源電壓的電路圖。圖5為本發(fā)明的探測(cè)儀電源模塊中輸出DC+5V電源電壓的電路圖。圖6為本發(fā)明的探測(cè)儀電源模塊中輸出DC+3. 3 V電源電壓的電路圖。圖7為本發(fā)明的探測(cè)儀電源模塊中輸出DC-5V電源電壓的電路圖。
圖8為本發(fā)明的探測(cè)儀電源模塊中輸出DC+3V參考電壓的電路圖。
圖9為本發(fā)明的探測(cè)儀超聲發(fā)射裝置電路圖。
圖10為本發(fā)明的探測(cè)儀超聲接收裝置電路圖。
上述圖中1-機(jī)箱盒提手和側(cè)板，2-機(jī)箱盒頂板和后板，3-機(jī)箱盒底板，4-散熱 L，5-機(jī)箱盒底板座，6-液晶顯示屏，7-發(fā)射超聲波換能器T接口，8-接收超聲波換能器R 接口，9- SD卡插孔，10-向上導(dǎo)航鍵“▲”，11-向下導(dǎo)航鍵“▼”，12-向左導(dǎo)航鍵13-向右導(dǎo)航鍵“ ”，14- “0K”確認(rèn)鍵，15- “BACK”返回(或取消)鍵，16- “SEND”超聲波發(fā)送鍵， 17-電源“Power”開(kāi)關(guān)，18-電池充電與外接電源接口，19-操作面板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1 :提供本發(fā)明的一種超聲波物理探測(cè)儀，其外觀結(jié)構(gòu)如圖1、2所示，至少包括機(jī)箱盒和電氣部分，所述的機(jī)箱盒設(shè)有機(jī)箱盒提手和側(cè)板1、機(jī)箱盒頂板和后板2、機(jī)箱盒底板3與操作面板19，在機(jī)箱盒底板3上設(shè)有散熱孔4，安裝有機(jī)箱盒底板座5。所述的電氣部分安裝在機(jī)箱盒內(nèi)，電氣部分的結(jié)構(gòu)如圖3所示，含有主控單元，電源模塊，超聲發(fā)射裝置和超聲接收裝置，所述的主控單元設(shè)有嵌入式的微控制器模塊、顯示模塊、時(shí)鐘模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、用戶接口模塊以及電源模塊，微控制器模塊與數(shù)據(jù)通信模塊互聯(lián)，微控制器模塊與顯示模塊、時(shí)鐘模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和用戶接口模塊以及電源模塊相連，電源模塊為整個(gè)探測(cè)儀提供電能；所述的超聲發(fā)射裝置設(shè)有與微控制器模塊順序連接的隔離模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、升壓模塊和發(fā)射超聲波換能器T ;所述的超聲接收裝置設(shè)有與微控制器模塊順序連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、程控增益模塊、帶通濾波模塊、前級(jí)增益模塊、阻尼限幅模塊和接收超聲波換能器R。
本發(fā)明的超聲波物理探測(cè)儀的操作面板19，如圖2所示，操作面板19上設(shè)有TFT 液晶觸摸顯示器，TFT液晶觸摸顯示器采用3. 2寸16:9液晶顯示屏6，分辨率為240X400， 支持26萬(wàn)彩色顯示。面板上設(shè)有發(fā)射超聲波換能器T接口 7和接收超聲波換能器R接口 8 ；SD卡插孔9，還有四個(gè)上下左右的方向?qū)Ш芥I和三個(gè)“OK、BACK、SEND”功能鍵，分別為向上導(dǎo)航鍵10、向下導(dǎo)航鍵11、向左導(dǎo)航鍵12、向右導(dǎo)航鍵13、“0K”確認(rèn)鍵14、“BACK”返回(或取消)鍵15、“SEND”超聲波發(fā)送鍵16，還設(shè)有電源“Power”開(kāi)關(guān)17 和電源接口 18。電源接口 18是接入外界電源的接口，同時(shí)也是對(duì)本探測(cè)儀的內(nèi)部蓄電池進(jìn)行充電的接口。在地面進(jìn)行模擬測(cè)試過(guò)程中可通過(guò)該電源接口 18接入電壓為220V、50Hz 的市電，以及對(duì)探測(cè)儀內(nèi)部蓄電池充電。
整個(gè)探測(cè)儀的控制可通過(guò)四個(gè)方向?qū)Ш芥I和三個(gè)功能鍵實(shí)現(xiàn)，儀器使用者或操作員可通過(guò)這7個(gè)按鍵對(duì)儀器進(jìn)行具體的操作，瀏覽不同界面及對(duì)儀器系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如發(fā)射中心頻率設(shè)置、接收頻帶設(shè)置、時(shí)間設(shè)置，存儲(chǔ)設(shè)置，以及實(shí)施監(jiān)控等操作?！癝D 卡插孔”用于插入SD卡存儲(chǔ)設(shè)備，以便存取探測(cè)時(shí)的相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；兩路超聲換能器接口采用航空插頭的形式與儀器進(jìn)行 連接。
本發(fā)明超聲波物理探測(cè)儀通過(guò)采用高性能的電子元件、芯片、傳感器等，設(shè)計(jì)制作集成電路PCB板，經(jīng)過(guò)安裝、校驗(yàn)以及定標(biāo)，最后形成完整的探測(cè)儀。
本發(fā)明還通過(guò)對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊和超聲裝置以及整個(gè)儀器系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，確保整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期要求和指標(biāo)，本發(fā)明超聲波物理探測(cè)儀具有儀器系統(tǒng)工作穩(wěn)定、性 能良好、并且便攜等優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例2 :將實(shí)施例1的超聲波物理探測(cè)儀應(yīng)用于對(duì)模擬月壤進(jìn)行物理探測(cè)研究。 在實(shí)際模擬測(cè)試過(guò)程中，選擇一個(gè)半徑為3. 5cm,高為15. 5cm的圓柱體石頭巖樣作為超聲 波檢測(cè)樣件，系統(tǒng)采用一對(duì)中心頻率為50KHz的超聲波換能器。
本發(fā)明探測(cè)儀的電源模塊為整個(gè)探測(cè)儀提供電能，如圖4一圖8所示。圖4中采用 高性能電壓轉(zhuǎn)換芯片LT1086CM-12將24V蓄電池轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的DC+12V電源電壓，使用磁珠 消除電源高頻干擾。圖5中采用高性能電壓轉(zhuǎn)換芯片LT1086CM-5將DC +12V電源電壓轉(zhuǎn) 化為穩(wěn)定的DC +5V電源電壓。圖6中采用低壓差線性穩(wěn)壓器AMS1117-3. 3將DC +5V電源 電壓轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的DC+3. 3V電源電壓。圖7中采用高性能電壓轉(zhuǎn)換芯片LTC660將DC +5V 電源電壓轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的DC -5V電源電壓，LEDl為DC +5V電源電壓指示燈。圖8中采用精 密參考電壓芯片REF5030，為系統(tǒng)微控制器STM32F103VET提供DC+3V的參考電壓。
本發(fā)明探測(cè)儀的超聲發(fā)射裝置，如圖9所示，由微控制器STM32F103VET輸出脈 寬調(diào)制波，送到隔離模塊，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊采用ADP3625集成驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)對(duì) MOSFET管的驅(qū)動(dòng)，然后由MOSFET管組成的推挽變換電路與脈沖變壓器實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的 升壓,激勵(lì)發(fā)射超聲波換能器Transl發(fā)射超聲波。
本發(fā)明探測(cè)儀的超聲接收裝置，如圖10所示，接收超聲波換能器Trans2接收到超 聲波信號(hào)后送到阻尼限幅模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)中可能存在的高壓信號(hào)進(jìn)行限幅，以 保護(hù)后級(jí)回波接收電路，然后經(jīng)過(guò)帶可編程增益的儀表放大器AD8250構(gòu)成的前級(jí)增益模 塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)回波信號(hào)的有效接收和前級(jí)增益控制，再經(jīng)過(guò)采用高性能的運(yùn)算放大器AD8099 設(shè)計(jì)成的壓控電壓源二階帶通濾波模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)中干擾信號(hào)的濾除，采用多 路復(fù)用器模擬開(kāi)關(guān)ADG1604與運(yùn)放AD8099相結(jié)合的程控增益模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)的 自動(dòng)增益控制，最后經(jīng)過(guò)0PA2335運(yùn)放設(shè)計(jì)的信號(hào)差分變換電路組成的信號(hào)調(diào)理模塊，實(shí) 現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換前的電平變換，信號(hào)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)微控制器STM32F103VET片內(nèi)集 成的12位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)的采樣、分析、記錄等工作。
本發(fā)明的超聲波物理探測(cè)儀主要應(yīng)用于對(duì)月球及其他星球的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石構(gòu) 造、災(zāi)害防治與環(huán)境保護(hù)等淺表構(gòu)造調(diào)查、地質(zhì)探測(cè)等領(lǐng)域，在地球上也可用于鋼鐵冶金 業(yè)、金屬加工業(yè)、化工業(yè)等需要缺陷檢測(cè)和質(zhì)量控制的領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種超聲波物理探測(cè)儀，至少包括機(jī)箱盒和電氣部分，其特征在于所述的機(jī)箱盒設(shè)有機(jī)箱盒提手和側(cè)板、機(jī)箱盒頂板和后板、機(jī)箱盒底板與操作面板，在機(jī)箱盒底板上設(shè)有散熱孔，安裝有機(jī)箱盒底板座；所述的電氣部分安裝在機(jī)箱盒內(nèi)，電氣部分含有主控單元，電源模塊，超聲發(fā)射裝置和超聲接收裝置，所述的主控單元設(shè)有嵌入式的微控制器模塊、顯示模塊、時(shí)鐘模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、用戶接口模塊以及電源模塊，微控制器模塊與數(shù)據(jù)通信模塊互聯(lián)，微控制器模塊與顯示模塊、時(shí)鐘模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和用戶接口模塊以及電源模塊相連，電源模塊為整個(gè)探測(cè)儀提供電能；所述的超聲發(fā)射裝置設(shè)有與微控制器模塊順序連接的隔離模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、升壓模塊和發(fā)射超聲波換能器T ;所述的超聲接收裝置設(shè)有與微控制器模塊順序連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、程控增益模塊、帶通濾波模塊、前級(jí)增益模塊、阻尼限幅模塊和接收超聲波換能器R。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波物理探測(cè)儀，其特征在于所述的微控制器模塊采用ARM Cortex-M3內(nèi)核的處理器STM32F103VET，作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，時(shí)鐘模塊采用微控制器STM32F103VET片內(nèi)RTC作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制模塊，實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)的正常計(jì)時(shí)功能；顯示模塊采用TFT液晶顯示屏，作為探測(cè)儀的顯示界面；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用SD卡存儲(chǔ)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)通信模塊采用的是USB通信方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)終端軟件之間的傳輸；電源模塊采用電池與低壓差線性穩(wěn)壓器，為整個(gè)系統(tǒng)提供所需電源電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波物理探測(cè)儀，其特征在于所述的超聲發(fā)射裝置中，微控制器發(fā)出的超聲波信號(hào)送到隔離模塊，隔離模塊采用磁耦隔離元件，實(shí)現(xiàn)超聲發(fā)射信號(hào)與微控制器之間的隔離；驅(qū)動(dòng)模塊采用ADP3625集成驅(qū)動(dòng)芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)MOSFET管的驅(qū)動(dòng)；升壓模塊采用MOSFET管組成的推挽變換電路與脈沖變壓器，實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的升壓，采用激勵(lì)發(fā)射超聲波換能器T發(fā)射超聲波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波物理探測(cè)儀，其特征在于所述的超聲接收裝置中，接收超聲波換能器R接收到的超聲波信號(hào)送到阻尼限幅模塊，阻尼限幅模塊采用二極管與穩(wěn)壓管，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)中可能存在的高壓信號(hào)進(jìn)行限幅，以保護(hù)后級(jí)回波接收電路；前級(jí)增益模塊采用AD8250帶可編程增益的儀表放大器，實(shí)現(xiàn)對(duì)回波信號(hào)的有效接收和前級(jí)增益控制；帶通濾波模塊采用高性能的運(yùn)算放大器AD8099設(shè)計(jì)成的壓控電壓源二階帶通濾波器，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)中干擾信號(hào)的濾除；程控增益模塊采用多路復(fù)用器模擬開(kāi)關(guān)ADG1604與運(yùn)放AD8099相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)的自動(dòng)增益控制；信號(hào)調(diào)理模塊采用0PA2335運(yùn)放設(shè)計(jì)的信號(hào)差分變換電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換前的電平變換；A/D轉(zhuǎn)換模塊采用系統(tǒng)微控制器STM32F103VET片內(nèi)集成的12位A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲回波信號(hào)的采樣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲波物理探測(cè)儀，至少包括機(jī)箱盒和電氣部分，機(jī)箱盒上設(shè)有操作面板，電氣部分含有主控單元、電源模塊、超聲發(fā)射和接收裝置，主控單元采用嵌入式的微控制器與集成電路模塊的設(shè)計(jì)，超聲發(fā)射裝置和超聲接收裝置與微控制器連接。超聲發(fā)射裝置和接收裝置分別與超聲波換能器連接。本探測(cè)儀可與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，設(shè)計(jì)有人性化的操作和顯示界面，通過(guò)預(yù)先編制軟件，進(jìn)一步提高探測(cè)儀綜合性能。本探測(cè)儀收發(fā)一體，便攜、功能強(qiáng)，采集速度快、分辨率高、圖像顯示直觀，對(duì)被測(cè)物無(wú)破壞和對(duì)人體無(wú)傷害等優(yōu)點(diǎn)，適用于月球及其他星球的地質(zhì)探測(cè)，也適用于進(jìn)行相關(guān)地面模擬月壤的探測(cè)試驗(yàn)，及可用于對(duì)金屬、樁基、路面等缺陷檢測(cè)和質(zhì)量控制。
文檔編號(hào)G01N29/04GK103033563SQ20131000188
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者張偉民, 朱培民, 饒建華, 王西鋒, 李亞敏, 高勇 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)