基于机电混合调频聚能照射的电磁超声探测系统与方法_4

文档序号:9373192阅读:来源:国知局
盘,快门孔的大小和开孔屏蔽罩底面圆环上的开孔一样大小。可以分析出某时刻,开孔屏蔽罩底面的只有4个开孔没有被遮挡,被打开,且间隔T/20后又有4个开孔被打开。
[0065]如图6所示,是本实施例所述基于机电混合调频聚能照射的电磁超声探测系统的可旋转快门盘的遮挡板示意。可旋转快门盘的快门孔根据实际探测应用需要,可以配置一个遮挡板,结合电机来使用。遮挡板也由磁屏蔽材料制作,其面积比该快门孔大,形状任意。遮挡板上开有若干个不同形状的槽缝或者小孔,若开槽缝,槽缝的间隔由粗到密或由密到粗排列,调节到哪段槽缝由电机工作前控制调整好。若开小孔,小孔的大小和形状根据实际应用任意设置。遮挡板黏贴固定在该快门孔上,随可旋转快门盘一起旋转运动。图6 (a)示意遮挡板槽缝的间隔由密到粗排列,非均匀的槽缝间隔对准某个快门孔。图6(b)示意了遮挡板均匀的槽缝间隔对准某个快门孔。
[0066]如图7所示,是本实施例所述基于机电混合调频聚能照射的电磁超声探测系统的开孔和小开孔的打开和关闭所产生的磁场强度随时间变化的开通波形示意。
[0067]实施例的开孔屏蔽罩底面如图4所示有20个开孔,可旋转快门盘图5 (a)所示,也有同样大小和位置的20个快门孔。则对于开孔屏蔽罩底面的某个开孔,如开孔1,其打开和关闭产生一个磁场强度随时间变化的开通波形(可称为一重波),如图7(a)所示。假设开孔屏蔽罩底面的开孔I与可旋转快门盘的快门孔A由一点重叠到完全重叠再到逐渐被遮挡,开孔I被逐渐打开,磁场泄露一点到泄露最多(有最强的交变场强度,假设SF_),开孔I被逐渐关闭,则磁场泄露又逐渐减少(减少到最小的交变场强度,假设为F_),这一过程产生一个起伏波1,起伏波I的形状由可旋转快门盘的快门孔A的大小和形状决定。随着可旋转快门盘的旋转,可旋转快门盘的快门孔B逐渐接近开孔屏蔽罩底面的开孔I。则开孔屏蔽罩底面的开孔I与可旋转快门盘的快门孔B由一点重叠到完全重叠,再到逐渐被遮挡,开孔I被逐渐打开,磁场泄露一点到泄露最多(有最强的交变场强度,假设为F_),开孔I被逐渐关闭,则电磁场泄露又逐渐减少(减少到最小的交变场强度,假设为F_),这一过程产生一个起伏波2,起伏波2的形状由可旋转快门盘的快门孔B的大小和形状决定。起伏波I与起伏波2的间隔由可旋转快门盘的旋转速度和可旋转快门盘的快门孔A与快门孔B之间的距离决定。如此下去,开孔I打开和关闭产生的磁场强度随时间变化的开通波形由多个不同形状的起伏波组成。当可旋转快门盘旋转一周后,再周期重复下去。这里因为可旋转快门盘的快门孔是等分设置且形状大小和开孔I完全相同,则起伏波形状是一样的,所以产生周期为T/20的起伏波。
[0068]当可旋转快门盘的快门孔A配有遮挡板时,假设遮挡板调到均匀的槽缝间隔对准可旋转快门盘的快门孔A(如图6(b)所示)。则可旋转快门盘的快门孔A快旋转到开孔屏蔽罩底面的开孔1,则开孔I会分裂成许多虚拟的小开孔。某个小开孔,如编号1_1,会随着可旋转快门盘的运动,以更高的频率被不停地被打开和关闭,产生一个磁场强度随时间变化的开通波形(可称为二重波)。该二重波会在一重波(图7 (a)所示)的起伏波I里面再产生若干个频率更高的起伏波,此起伏波的形状由快门孔A上遮挡板的槽缝的大小和形状决定,此起伏波之间的间隔由可旋转快门盘的旋转速度和可旋转快门盘的快门孔A上的遮挡板的槽缝间隔决定。从频域上来看,二重波和调频信号相乘,相当于对调频信号进行频谱搬移和频带展宽的控制。
[0069]如图8所示,是本实施例所述基于机电混合调频聚能照射的电磁超声探测系统的工作流程图。
[0070](I)启动工作。机电混合装置的开孔屏蔽罩底面一侧对准探测物待检测区域。
[0071](2)发送信号。后台数据处理平台产生发送宽频调频信号提供给共轭线圈对作为交变电流信号。共轭线圈对的两个线圈通的交变电流方向相反。共轭线圈对通交变电流后产生交变电磁场。
[0072](3)静态磁场转变为交变磁场,形成发射端磁场。马达控制可旋转快门盘不停地旋转运动,使得可旋转快门盘的某些快门孔对准或者遮挡开孔屏蔽罩底面的某些开孔,开孔被不停地打开和关闭;同时若旋转快门盘的快门孔配置有遮挡板,则产生更高频率的打开和关闭的小开孔。静态磁场通过这些开孔或者小开孔的打开和关闭转变为交变磁场。交变电磁场通过这些开孔或者小开孔泄露出去和产生的交变磁场一起形成发射端磁场。
[0073](4)发射端磁场汇聚,寻找汇聚点。由于多个共轭线圈对与开孔屏蔽罩底面有一定的倾斜角,多个共轭线圈对产生的交变电磁场通过这些开孔或者小开孔泄露出去和交变磁场一起形成发射端磁场,会在某点(汇聚点)形成发射端磁场的汇聚。左右上下移动开孔屏蔽罩,使得汇聚点对准探测物待检区域。当多个共轭线圈对在开孔屏蔽罩里面的位置固定,倾斜角确定,机械运动模式确定,汇聚点则可以确定的,所以也可以在启动工作时就可以左右上下移动开孔屏蔽罩使得汇聚点对准探测物待检区域。
[0074](5)形成超声波波源,超声波发射。发射端磁场汇聚后在探测物的趋肤层内产生频率相同的涡流,此涡流在磁场的作用下受到机械力的作用产生高频震荡,形成宽频调频超声波波源,且发射出去。
[0075](6)接收超声波反射信号。超声波在探测物中传播,当遇到介质改变时发生反射。探测物反射的超声波在探测物表面震荡,进而产生感生电磁场,磁感应接收阵列感应出电压并被接收,接收的即是超声波反射信号转换而成的宽频调频接收信号。磁感应接收阵列由于放置在若干个共轭线圈产生的交变电磁场和静态磁场磁场强度都很微弱的位置处,所以共轭线圈对产生的交变电磁场和静态磁场对其干扰很小。
[0076](7)接收信号发送至后台后台数据处理平台进行处理,最终得出检测结果。
[0077](8)判断检测是否结束,如果是,停止检测;如果否,将检测装置移动到其它待检测区域,然后回到步骤I。
[0078]上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围。
【主权项】
1.基于机电混合调频聚能照射的电磁超声探测系统,其特征在于包括机电混合装置和后台数据处理平台,机电混合装置由若干个共轭线圈对、磁感应接收阵列、开孔屏蔽罩和可旋转快门盘组成,所述共轭线圈对提供交变电磁场和静态磁场;磁感应接收阵列感应感生电磁场的变化,从而接收探测物反射的超声波信号;开孔屏蔽罩屏蔽磁场,共轭线圈对和磁感应接收阵列置于此开孔屏蔽罩内,只向一些特定的开孔泄露磁场,形成磁场能量的汇聚;可旋转快门盘,内置于开孔屏蔽罩底面上面,或者外置于开孔屏蔽罩底面下面,机械运动控制开孔屏蔽罩的开孔的打开和闭合,使得静态磁场转变成交变磁场,与开孔泄露的交变电磁场在探测物表面,形成有规律的宽频调频超声波波源,后台数据处理平台主要负责产生共轭线圈对所需的交变电流信号,且对磁感应接收阵列感应感生电磁场的变化,从而接收到的探测物反射的超声波信号进行处理。2.根据权利要求1所述的基于机电混合调频聚能照射的电磁超声探测系统,其特征在于机电混合装置的若干个共轭线圈对呈圆对称在开孔屏蔽罩底面一个半径为R的圆环上倾斜放置,每个共轭线圈对放置位置和倾斜的角度可以设定,设定的原则是共轭线圈对置于开孔屏蔽罩内后在开孔屏蔽罩底面开孔处泄露出去的交变电磁场,以及机械运动使得静态磁场转变为交变磁场,形成发送端磁场(包括交变电磁场和交变磁场)能量的汇聚,也可以通过改变共轭线圈对放置的位置和倾斜的角度来改变磁场能量的汇聚点, 上述共轭线圈对由一对线圈组成,每个线圈中间都放置永磁体,但是极性相反放置,其中一个线圈中间放永磁铁,N极在下,S极在上,线圈通顺时针的交流电,另外一个与之共轭的线圈中间放永磁铁,N极在上,S极在下,线圈通逆时针的交流电,共轭线圈对每个线圈绕制后的形状取决于中间放置的永磁体的形状,可以为方形体、圆柱形、三棱柱等,这样的一对线圈,由于每个线圈中间放置的永磁体极性相反放置,线圈通的交流电也反向,所以称为共轭线圈对,工作时,线圈通交变电流产生交变电磁场,永磁体产生静态磁场,根据电磁场理论,共轭线圈对中心的交变电磁场和静态磁场都被抵消,磁场强度为O,中心相邻的区域磁场强度也很微弱, 若干个共轭线圈对呈圆对称在开孔屏蔽罩底面一个半径为R的圆环上放置后,在圆环中心的交变电磁场和静态磁场磁场强度都为O,其它相邻区域的磁场强度也很微弱。3.根据权利要求1所述的基于机电混合调频聚能照射的电磁超声探测系统,其特征在于磁感应接收阵列由线圈或者磁敏元件组成,可以封装成任意形状,如圆形、方形等,磁感应接收阵列由支撑架支撑放置在开孔屏蔽罩底面的中心,中心的磁场强度为O,其它相邻的不为O,但是因为阵元位置确定,共轭线圈对
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