一种柔性囊体的形变检测装置及浮空器的制作方法

本实用新型属于柔性囊体形变检测领域，尤其涉及一种柔性囊体的形变检测装置及浮空器。

背景技术：

柔性囊体，如大型热气球、浮空器的副气囊、橡胶救生艇等在交通运输和救援领域得到广泛应用。近几年，随着各种旅游项目的不断发展，热气球、浮空器运动也成为旅游项目中的热门运动之一。另外，随着消防救援条件的不断提高，橡胶救生艇等救援工具也成为众多政府救援部门，在暴雨、洪涝天气防洪救灾的必备救援工具。柔性囊体的形变量直接关系到其使用性能，漏气、充气不足问题，会严重降低其使用的安全性。

然而，现有技术中并没有一种能够精确测量柔性囊体形变量且易于实现、成本较低的产品。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种柔性囊体的形变检测装置及浮空器，旨在解决现有技术中并没有一种能够精确测量柔性囊体形变量且易于实现、成本较低的产品的问题。

本实用新型是这样实现的，一种柔性囊体的形变检测装置，所述形变检测装置包括所述形变检测装置包括超声探头模块和形变检测模块；

所述超声探头模块包括至少一个超声探头；

所述形变检测模块与所述超声探头模块连接，通过所述超声探头模块向所述柔性囊体发射超声波并接收所述柔性囊体反射的超声波，以检测所述柔性囊体与所述超声波探头模块之间的距离。

优选的，所述超声探头模块包括至少一个超声探头，所述多个超声探头设置在一个凸面体或平面体上，所述凸面体或所述平面体与所述柔性囊体之间间隔一定距离设置，所述超声探头模块正对所述柔性囊体的几何中心。

优选的，所述超声探头模块包括多个超声探头，所述多个超声探头在所述凸面体上排列成形状规则的曲面或在所述平面体上排列成形状规则的平面。

优选的，所述形变检测模块包括控制单元、超声驱动单元、超声波换能器和超声接收单元；

所述控制单元、所述超声驱动单元、所述超声波换能器和所述超声探头模块依次连接，所述超声接收单元分别与所述超声波换能器和所述控制单元连接；

所述控制单元向所述超声驱动单元输出预设频率的脉冲信号；所述超声驱动单元将所述预设频率的脉冲信号处理为预设频率的电压信号；所述超声波换能器将所述预设频率的电压信号转换成预设频率的超声波，并通过所述超声探头模块发射至所述柔性囊体；

所述超声波换能器通过所述超声探头模块接收所述柔性囊体反射的超声波，并转换为电压信号后输出给所述超声接收单元；所述超声接收单元将所述超声波换能器输出的电压信号处理为脉冲信号后输出给所述控制单元；所述控制单元对所述超声接收单元输出的脉冲信号进行计算，得到所述柔性囊体与所述超声波探头模块之间距离。

优选的，所述形变检测模块还包括分别与所述控制单元和所述超声接收单元连接，以对所述超声接收单元输出的脉冲信号进行存储的缓存单元。

优选的，所述超声驱动单元包括分别与所述控制单元和所述超声波换能器连接，将所述预设频率的脉冲信号放大处理为所述预设频率的电压信号的第一信号放大器。

优选的，所述超声接收单元包括：

与所述超声波换能器连接，对所述超声波换能器输出的电压信号进行放大并输出的第二信号放大器；以及

分别与所述第二信号放大器和所述控制单元连接，对所述第二信号放大器输出的电压信号进行比较后，输出脉冲信号至所述控制单元的电压比较器。

优选的，所述超声接收单元还包括连接在所述超声探头模块和所述第二信号放大器之间的滤波器本是实用新型还提供一种浮空器，包括上述的柔性囊体的形变检测装置。

优选的，所述柔性囊体为所述浮空器的副气囊，所述形变检测装置正对所述副气囊的底部中央设置。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：

通过向柔性囊体发射超声波并接收柔性囊体反射的超声波，以检测柔性囊体与超声波探头模块之间的距离，可根据所述距离的变化量来检测柔性囊体的形变量，精确度高、易于实现且成本低廉。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的柔性囊体的形变检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的柔性囊体的形变检测装置的基本结构框图；

图3是本实用新型实施例提供的柔性囊体的形变检测装置的具体结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实施例提供的柔性囊体的形变检测装置，其包括超声探头模块10和形变检测模块20。

超声探头模块10包括至少一个超声探头11，形变检测模块20与超声探头模块10连接，通过超声探头模块10向柔性囊体100发射超声波并接收柔性囊体100反射的超声波，以检测柔性囊体100与超声波探头模块10之间的距离。

在具体应用中，超声探头模块可以包括一个或多个超声探头，一个或多个超声探头设置在一个凸面体或平面体上，凸面体或平面体与柔性囊体之间间隔一定距离设置。当超声探头模块包括多个超声探头时，多个超声探头可以在凸面体上排列成形状规则的曲面，或者平面体上排列成形状规则的平面，超声探头模块正对柔性囊体的几何中心；当超声探头模块包括一个超声探头时，该超声探头正对柔性囊体的几何中心。

如图1所示，本实施例中，形变检测装置设置在柔性囊体100的下部，超声探头模块10设置在一个凸面体30上，凸面体30与所述柔性囊体100之间间隔一定距离设置、超声波探头模块10正对柔性囊体100的几何中心。多个超声探头11在凸面体30上排列成环形弧面。通过使超声探头模块10设置在凸面体30上、正对柔性囊体100的几何中心设置，可以使超声探头模块10中多个超声探头11发射的超声波能够基本覆盖柔性囊体100正对超声探头模块10的一面，使柔性囊体的形变检测更加精确。

在具体应用中，超声探头模块10、形变检测模块20和凸面体30机械连接。

在具体应用中，形变检测模块控制超声探头模块的多个超声探头向柔性囊体发射超声波，并接收柔性囊体反射回来的超声波，形变检测模块20根据发射和反射的超声波，检测柔性囊体和超声探头模块之间的实际距离。计算检测到的实际距离与标准距离之间的差值可以确定柔性囊体的形变程度，差值越大，则说明柔性囊体的形变越严重。

在具体应用中，当采用包括多个超声探头的超声探头模块检测柔性囊体的形变量时，首先要检测柔性囊体充气量正常时，柔性囊体与超声探头模块之间的标准距离，得到与多个超声探头数量的对应的多个标准距离值，设定此时检测到的多个标准距离值分别为A、B、C、D和E；在使用柔性气囊的过程中，形变检测模块控制超声探头模块检测柔性囊体与超声探头模块之间的实际距离，得到与多个超声探头数量的对应的多个实际距离值，设定此时检测到的多个实际距离值分别为a、b、c、d和e；分别计算多个实际距离值与多个标准距离值之间的差值a-A、b-B、c-C、d-D和e-E，计算差值a-A、b-B、c-C、d-D和e-E的平均值，根据该平均值可以判断柔性囊体100的整体形变量大小，平均值越大，形变量越大。根据不同差值的大小，还可以判断柔性气囊不同区域的形变量大小，例如，假设检测到实际距离值a和标准距离值A的超声探头检测的是柔性气囊的X区域，则差值a-A的大小即反应了X区域的形变量大小，差值a-A越大，则X区域的形变量越大。

如图2所示，在本实施例提供的柔性囊体的形变检测装置中，形变检测模块20包括控制单元21、超声驱动单元22、超声波换能器23、超声接收单元24和缓存单元25。

控制单元21、超声驱动单元22、超声波换能器23和超声探头模块10依次连接，超声接收单元24分别与超声波换能器23和缓存单元25连接，缓存单元25与控制单元21连接。

控制单元21向超声驱动单元22输出预设频率的脉冲信号；超声驱动单元22将预设频率的脉冲信号处理为预设频率的电压信号；超声波换能器23将预设频率的电压信号转换成预设频率的超声波，并通过超声探头模块10发射至柔性囊体100。

超声波换能器23通过超声探头模块10接收柔性囊体100反射的超声波，并转换为电压信号后输出给超声接收单元24；超声接收单元24将超声波换能器23输出的电压信号处理为脉冲信号后输出给缓存单元25进行缓存，控制单元21提取缓存单元25所存储的超声接收单元24输出的脉冲信号并进行计算，得到柔性囊体与100超声波探头模块10之间距离，并根据所述距离判断柔性囊体与100的形变程度。

在具体应用中，控制单元21可通过控制其输出的脉冲信号的频率，来控制超声探头模块10发射的超声波的频率，具体的频率可由用户根据具体需要通过控制单元21设置。

在一实施例中，控制单元21可以为单片机或控制器，形变检测模块20内的控制单元21、超声驱动单元22、超声波换能器23、超声接收单元24和缓存单元25可以集成设置在一个规则形状的盒体中。超声驱动单元22为集成的超声波换能器驱动电路；缓存单元25为硬盘等物理存储磁盘或其他物理存储介质。

在一实施例中，当控制单元21本身自带存储功能时，缓存单元25可以去掉，控制单元21直接与超声接收单元24连接。

如图3所示，本实施例是对图2所示的形变检测装置的进一步细化，在本实施例中，超声驱动单元22包括分别与控制单元21和超声波换能器23连接，将所述预设频率的脉冲信号放大处理为所述预设频率的电压信号的第一信号放大器221；

超声接收单元24包括：

与超声探头模块10连接的滤波器241。

与超声波换能器23连接，对超声波换能器23输出的电压信号进行放大并输出的第二信号放大器242；以及

分别与第二信号放大器242和缓存单元25连接，对第二信号放大器242输出的电压信号进行比较后，输出脉冲信号至缓存单元25的电压比较器243。

在一实施例中，滤波器241可以去掉，超声探头模块10直接与第二信号放大器242连接。

在另一实施例中，当控制单元21自带存储功能时，缓存单元25可以去掉，电压比较器243直接与控制单元21连接。

本实施，通过对超声探头模块发射和接收的超声波进行滤波、放大和比较处理，可提高信号的准确性。

本实用新型实施例还提供一种浮空器，其包括上述的柔性囊体的形变检测装置。

在一实施例中，所述柔性囊体为所述浮空器的副气囊，所述形变检测装置正对所述副气囊的底部中央设置。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。