本发明实施例涉及无损检测技术领域，更具体地，涉及一种超声波ct检测系统。
背景技术
超声波ct技术是利用声波穿透工程介质，通过超声波在工程介质内部的走时大小和能量衰减的快慢程度，对工程结构物进行成像。超声波在穿透工程介质时，其速度快慢与介质的弹性模量、剪切模量、密度有关。密度大、模量大及强度高的介质波速高、衰减慢；破碎、疏松介质的波速低、衰减快；波速可作为混凝土强度和缺陷评价的定量指标。超声波ct特别适用于研究工程介质力学强度的分布，在工程检测中常被用来探查混凝土强度、空洞、不密实区等结构缺陷。超声波ct具有分辨率高、可靠性好、图像直观的特点，已被越来越广泛地应用于工程结构检测和工程病害诊断中。
混凝土超声波速度可以作为评价混凝土抗压强度与密实性的定性指标。混凝土的波速与混凝土抗压强度有一定的关系，目前已有大量理论研究和测试对比数据和回归关系。
目前超声波ct技术方法检测混凝土内部结构是先进的无损检测方法之一，该方法可用于在建混凝土结构的质量控制和病害诊断，检测的分辨率可达分米级。通过对所测混凝土实体声学参数的统计分析，可评价混凝土结构内部密实性，确定混凝土缺陷范围大小、具体位置；为病害处治和施工质量控制、工艺改进提供依据。
超声波ct技术使用的超声换能器(一种压电陶瓷材料制作的探头)分两种，一种是平面换能器，主要在混凝土结构表面使用(如桩基、墩柱、梁板等)，通过耦合剂与被测混凝土表面耦合；另一种是径向换能器，主要在混凝土结构孔中使用，通过孔液与混凝土结构孔壁耦合。虽然两种换能器使用的环境不一样，但是使用原理是一样的，都是一边发射另一边接收，以对穿的形式通过测量超声波穿透的距离和超声波穿透的时间(超声波发射和另一边接收到超声波的时间差)来计算这一对射线(发射换能器和接收换能器之间的连线)所经过的区域的超声波波速。经过许多对交叉的射线，通过一定的反演算法，就能形成一张被测混凝土结构区域的声波波速图，通过波速的高低来进行判断混凝土结构的内部情况。
现有技术中的孔中超声波ct技术检测，一般采用单发单收或者单发多收的系统进行，即同一时间只用一个发射径向换能器和一个或者多个接收径向换能器，通过按照预设的放置间距逐步移动换能器，完成全部射线对的采集，所用系统主机也是只能单道发射两道接收的。这样每采集一对射线，都需要按预设的间距移动一次换能器，采集效率低下，且人工移动换能器的距离通过肉眼米尺测量完成，使得检测结果精度较低。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的超声波ct检测系统。
本发明实施例提供了一种超声波ct检测系统，包括：主机、至少一个超声波发射单元及至少一个信号采集单元，且所述至少一个超声波发射单元和所述至少一个信号采集单元一一对应；其中，
所述主机用于向所述至少一个超声波发射单元发送检测指令，向所述至少一个信号采集单元发送采集指令，接收所述至少一个信号采集单元发送的检测信号，并根据所述检测信号得出检测结果；
每个超声波发射单元包括发射控制模块和多个第一超声波换能器，所述发射控制模块与所述主机连接，所述多个第一超声波换能器分别与所述发射控制模块连接，所述发射控制模块用于接收所述检测指令并根据所述检测指令控制所述多个第一超声波换能器发射超声波；
每个信号采集单元包括接收控制模块和多个第二超声波换能器，所述接收控制模块与所述主机连接，所述多个第二超声波换能器分别与所述接收控制模块连接，所述接收控制模块用于接收所述采集指令并根据所述采集指令控制所述多个第二超声波换能器接收超声波，并将所述多个第二超声波换能器根据接收到的超声波转换成的所述检测信号发送至所述主机。
进一步地，所述主机还包括显示模块，用于实时显示所述多个第二超声波换能器所接收到的超声波的波形。
进一步地，所述主机还包括第一航空插座和第二航空插座，所述主机通过第一航空插座与所述至少一个超声波发射单元相连，所述主机通过所述第二航空插座与所述至少一个信号采集单元相连。
进一步地，所述发射控制模块包括换能器通断控制子模块和高压脉冲转换子模块；其中，
所述换能器通断控制子模块用于根据所述检测指令控制所述多个第一超声波换能器中各超声波换能器的通断；
所述高压脉冲子模块用于为与其接通的第一超声波换能器提供预设电压值的脉冲。
进一步地，所述换能器通断控制子模块包括第一主控芯片和多个继电器，且所述多个继电器与所述多个第一超声波换能器一一对应，每个第一超声波换能器与所述高压脉冲转换子模块通过一个继电器连接，所述第一主控芯片根据所述检测指令控制所述多个继电器以控制所述高压脉冲转换子模块与所述多个第一超声波换能器之间的通断。
进一步地，所述接收控制模块包括第二主控芯片，所述第二主控芯片用于根据所述采集指令配置所述多个第二超声波换能器的采集参数。
进一步地，所述采集参数至少包括采样率、采集数据长度、采集延时时间。
本发明实施例提供的一种超声波ct检测系统，通过在每个超声波发射单元中设置多个超声波换能器，在检测过程中实现多发多收，对一个区域检测时无需人工移动发射超声波的换能器，检测效率高，精度高，且系统中超声波发射单元可扩展为多个，进一步增加了系统的实用性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种超声波ct检测系统的结构框图；
图2为本发明实施例实例中一种超声波ct检测系统的结构示意图；
图3为本发明实施例实例中超声波发射扩展单元的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种超声波ct检测系统的结构框图，如图1所示，所述系统包括：包括：主机、至少一个超声波发射单元及至少一个信号采集单元，且所述至少一个超声波发射单元和所述至少一个信号采集单元一一对应。其中：
所述主机用于向所述至少一个超声波发射单元发送检测指令，向所述至少一个信号采集单元发送采集指令，接收所述至少一个信号采集单元发送的检测信号，并根据所述检测信号得出检测结果。每个超声波发射单元包括发射控制模块和多个第一超声波换能器，所述发射控制模块与所述主机连接，所述多个第一超声波换能器分别与所述发射控制模块连接，所述发射控制模块用于接收所述检测指令并根据所述检测指令控制所述多个第一超声波换能器发射超声波。每个信号采集单元包括接收控制模块和多个第二超声波换能器，所述接收控制模块与所述主机连接，所述多个第二超声波换能器分别与所述接收控制模块连接，所述接收控制模块用于接收所述采集指令并根据所述采集指令控制所述多个第二超声波换能器接收超声波，并将所述多个第二超声波换能器根据接收到的超声波转换成的所述检测信号发送至所述主机。
其中，系统中超声波发射单元和信号采集单元的具体数量可以根据实际需求进行设定，且每超声波发射单元和对应的信号采集单元都能够在主机的控制下实现检测功能。在实际应用中，为了保证检测的实时性，一般只设置一个信号采集单元，以控制信号采集单元中超声波换能器的数量，在进行检测工作时，当一个超声波发射单元对应的检测区域检测完毕后，将信号采集单元按预设尺寸移至下一待检测区域，如此就可实现对多个超声波发射单元对应的待检测区域的检测。
具体地，对于有一个超声波发射单元、一个信号采集单元以及主机组成的检测系统，其工作原理如下：主机分别向超声波发射单元和信号采集单元发送检测指令和采集指令，在超声波发射单元中，发射控制模块根据检测指令控制多个第一超声波换能器的通断，并控制接通的第一超声波换能器向各个方向发射超声波；在信号采集单元中，接收控制模块根据采集指令控制所述多个第二超声波换能器接收超声波，并将所述多个第二超声波换能器根据接收到的超声波转换成的所述检测信号发送至所述主机。主机通过对检测信号的分析判断得出对待检测区域的分析结果。
本发明实施例提供的一种超声波ct检测系统，通过在每个超声波发射单元中设置多个超声波换能器，在检测过程中实现多发多收，对一个区域检测时无需人工移动发射超声波的换能器，检测效率高，精度高，且系统中超声波发射单元可扩展为多个，进一步增加了系统的实用性。
基于上述实施例，所述主机还包括显示模块，用于实时显示所述多个第二超声波换能器所接收到的超声波的波形。
具体地，显示模块可以为液晶显示器，系统操作人员可以通过显示器直观的看到实时的检测波形，可以根据工程经验实现快速预判。
基于上述实施例，所述主机还包括第一航空插座和第二航空插座，所述主机通过第一航空插座与所述至少一个超声波发射单元相连，所述主机通过所述第二航空插座与所述至少一个信号采集单元相连。
具体地，两个航空插座连接主机和超声波发射单元、超信号采集单元，包括供电线路和信号线路，供电线路为电源和超声波发射单元、信号系统的单元；信号线路为主机的两个串口和超声波发射单元、超声波信号采集单元的通信连接，一般地，通信协议为支持长距离传输的rs-485，波特率为115200bps。
基于上述实施例，所述发射控制模块包括换能器通断控制子模块和高压脉冲转换子模块；其中，
所述换能器通断控制子模块用于根据所述检测指令控制所述多个第一超声波换能器中各超声波换能器的通断；
所述高压脉冲子模块用于为与其接通的第一超声波换能器提供预设电压值的脉冲。
进一步地，所述换能器通断控制子模块包括第一主控芯片和多个继电器，且所述多个继电器与所述多个第一超声波换能器一一对应，每个第一超声波换能器与所述高压脉冲转换子模块通过一个继电器连接，所述第一主控芯片根据所述检测指令控制所述多个继电器以控制所述高压脉冲转换子模块与所述多个第一超声波换能器之间的通断。
具体地，发射控制模块包括高压脉冲发射系统、fpga主控芯片换能器选择系统。高压脉冲发射系统是将直流低电压升高成设置的高压，如500v/1000v等，接受到系统主机的命令后释放一个高压脉冲作用于提前选择和的发射换能器上。fpga主控芯片换能器选择系统含有8个继电器，继电器分别连接高压脉冲输出和8个发射换能器，能根据系统主机指令控制8个继电器，从而选择高压脉冲与8个发射换能器的通路和断路，达到选择发射换能器的目的。
基于上述实施例，所述接收控制模块包括第二主控芯片，所述第二主控芯片用于根据所述采集指令配置所述多个第二超声波换能器的采集参数。
优选地，所述采集参数至少包括采样率、采集数据长度、采集延时时间。
如图2所示为本发明实施例提供的另一种超声波ct检测系统的结构示意图，需要说明的是，图2所述系统中换能器的数量以及电缆的芯数仅仅是本发明实施例的一个具体实例，本发明实施例并不以此为限。
其中，主机主要功能是控制和选择超声波发射单元的发射通道、设置系统运行参数、接收信号采集单元发送的数据和同时显示8道接收换能器(即第二超声波换能器)波形、控制系统时序、保存接收到的数据等，主机中嵌入了防震、防摔、防水的三防高性能平板电脑，同时还包括大容量锂电池、系统采集软件。平板电脑作为系统的硬件载体，系统采集软件安装在平板电脑上，采集软件包括系统自检(换能器连接数检验、接收控制模块检验)、参数设置(如采样率、开始深度、延时显示时间等)、采集时序控制、数据接收和显示(8道同时)、自动化采集功能。大容量锂电池给平板电脑、超声波发射单元和信号采集单元供电，包括各系统的常规供电以及发射换能器的高压供电。两个航空插座连接主机和超声波发射单元、信号采集单元，包括供电线路和信号线路，供电线路为锂电池和超声波发射单元、信号采集单元的连接；信号线路为平板电脑的两个串口和超声波发射单元、信号采集单元的通信连接，通信协议为支持长距离传输的rs-485，波特率为115200bps。
超声波发射单元主要功能是按照系统主机的指令选择相应的发射换能器(即第一超声波换能器)，在接受到主机的检测指令后将高压脉冲电信号提供给发射换能器产生超声波。超声波发射单元包括主控6芯电缆、发射控制模块、8道发射换能器、换能器20芯电缆、发射电缆接头。主控6芯电缆连接系统主机发射航空插座(即第一航空插座)，一是给超声波发射单元供电线路，二是给系统主机和发射控制模块提供串口信号传输线路，最后主控6芯电缆供电线路和串口信号传输线路将通过换能器20芯电缆连接在下端的发射电缆接头上。发射控制模块包括高压脉冲发射系统、fpga主控芯片换能器选择系统。高压脉冲发射系统是将直流低电压升高成设置的高压，如500v/1000v等，接受到系统主机的命令后释放一个高压脉冲作用于提前选择和的发射换能器上。fpga主控芯片换能器选择系统含有8个继电器，继电器分别连接高压脉冲输出和8个发射换能器，能根据系统主机指令控制8个继电器，从而选择高压脉冲与8个发射换能器的通路和断路，达到选择发射换能器的目的。8个发射换能器能将施加的高压脉冲转换为超声波，并向周围发射出去。换能器20芯电缆用于主控6芯电缆与发射电缆接头的功能传递，同时将8个发射换能器的正负极接入发射控制模块。发射电缆接头包括了与超声波发射单元相同的供电线路和信号线路，为超声波发射扩展系统做准备。
信号采集单元主要功能是按照系统主机的指令同时采集8道接受换能器上的电信号，并将采集到的结果传输给系统主机。信号采集单元包括主控6芯电缆、信号接受控制模块、8道接受换能器、换能器20芯电缆。主控6芯电缆连接系统主机接受航空插座(即第二航空插座)，一是给信号采集单元供电线路，二是给系统主机和信号接受控制模块提供串口信号传输线路。信号接受控制模块采用fpga主控芯片，接受系统主机的指令配置相关的采集参数，如采样率、采集数据长度、采集延时时间等，然后根据系统主机发送的开始采集指令，同时采集8道接受换能器的电信号，并在采集完成后将8道接受换能器的数据传回给主机。8道接受换能器将接受道的超声波信号转换为电信号，便于信号的采集。换能器20芯电缆将8个接受换能器的正负极接入信号接受控制模块。
如图3所示，超声波发射扩展单元和超声波发射单元基本功能和组成一致，只是超声波发射扩展单元两端端都是发射电缆接头，上端能和超声波发射单元的发射电缆接头连接，下端与超声波发射单元的发射电缆接头保持一致。超声波发射单元为可扩展的多发多收超声波ct检测系统系统的基本配置，超声波发射扩展单元为可扩展的多发多收超声波ct采集系统的可扩展部分。一套可扩展的多发多收超声波ct采集系统可系统的个数，每个发射系统有固定8个发射换能器，则知道了先系统的发射换能器总个数。
一套可扩展的多发多收超声波ct检测系统系统可连接多个超声波发射扩展单元，根据连接顺序，将这些超声波发射单元进行编号，基本配置的超声波发射系统为1号，连接1号发射系统的超声波发射扩展系统为2号，连接2号发射系统的超声波发射扩展系统为3号，依次类推，根据编号，将与编号相对应的特殊指令分别写入超声波发射单元的发射控制模块中，当这些超声波发射单元接收到这些特殊指令后会返回相同的指令给系统主机。系统主机在开机时，会从编号为1号的特殊指令开始发送，如果收到返回指令，则继续发送下一个编号的特殊指令，如果一小段时间内没有收到对应的返回指令，则说明该编号的发射系统不存在，停止继续发送下一个编号的特殊指令，确定发射系统的个数，每个发射系统有固定8个发射换能器，则知道了先系统的发射换能器总个数。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件就必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。