分体式超声探伤装置的制作方法

本实用新型涉及工业探伤检测领域，具体涉及一种分体式超声探伤装置。

背景技术：

超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。目前，由于超声探伤仪长期工作于高温状态，这样会导致超声探头在探伤检测时出现灵敏度下降，使得采集的数据精确度不高，甚至会影响到超声探伤仪的使用寿命。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种提高使用寿命、提高检测效率及扩大检测范围的分体式超声探伤装置，来解决上述存在的技术问题，具体采用以下技术方案来实现。

本实用新型提供一种分体式超声探伤装置，包括数据采集端及系统处理端；

所述数据采集端包括依次电性连接的第一无线通信模块、用于控制产生超声波信号的数字逻辑控制模块、用于对所述超声波信号进行处理的数据处理模块、用于所述超声波信号发送或接收的数据收发模块及用于发出所述超声波信号的超声探头，所述数据处理模块分别与所述数字逻辑控制模块和所述数据收发模块电性连接，所述数据收发模块与所述超声探头模通过超声探头连接器连接，所述超声探头连接器用于传导所述超声波信号；

所述系统处理端包括与所述第一无线通信模块通信的第二无线通信模块及与所述第二无线通信模块连接的中央处理器，所述中央处理器用于处理所述数据采集端发送的数据信息。

作为上述技术方案的进一步改进，所述超声探头与所述超声探头连接器可拆卸式连接，所述超声探头连接器还包括至少一个用于传导所述超声波信号的连接通道。

作为上述技术方案的进一步改进，所述数据收发模块包括超声发射端口、超声接收端口及控制端口，所述超声发射端口与所述超声探头连接器连接，所述超声接收端口与所述数据处理模块连接，所述控制端口与所述数字逻辑控制模块连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述数据收发模块采用max14808芯片。

作为上述技术方案的进一步改进，所述数据处理模块包括将接收的超声波信号进行放大处理的放大单元、对所述超声波信号进行滤波处理的滤波单元及将所述超声波信号转换成数字信号的转换单元。

作为上述技术方案的进一步改进，所述数据处理模块采用ad9278芯片。

作为上述技术方案的进一步改进，所述数字逻辑控制模块采用10ax027f34芯片，所述第一无线通信模块及所述第二无线通信模块均采用mt7268芯片。

作为上述技术方案的进一步改进，所述系统处理端还包括与所述中央处理器电性连接的数据存储模块，所述数据存储模块用于存储经过所述中央处理器处理得到的超声波图像及所述数据信息。

作为上述技术方案的进一步改进，所述中央处理器采用som-3567芯片，用于将所述超声波信号转换成超声波图像、对所述超声波图像进行图像质量处理及图像分析处理。

作为上述技术方案的进一步改进，所述系统处理端还包括与所述中央处理器电性连接的触摸屏，所述触摸屏用于获取触摸信号及显示测试信息，通过所述第二无线通信模块向所述数据采集端发送测试指令。

本实用新型通过提供一种分体式超声探伤装置，将所述数据采集端与所述系统处理端分体设置，有效降低了所述分体式超声探伤装置的整体发热量，确保了所述超声探头的检测灵敏度，提高了所述分体式超声探伤装置采集数据的精确度，也提高了所述分体式超声探伤装置的使用寿命。所述数字逻辑控制模块只做简单的信号控制处理，所述数据收发模块通过所述超声探头连接器与所述超声探头可拆卸式连接，提高了所述分体式超声探伤装置的安装和维护效率，所述数据采集端与所述系统处理端通过所述第一无线通信模块与所述第二无线通信模块建立通信连接，可以扩大所述分体式超声探伤装置的检测范围，减少现场探伤检测的人工测量的工作量，提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的分体式超声探伤装置的结构框图；

图2为本实用新型的系统处理端的结构框图；

图3为本实用新型的超声探头连接器的电路结构图；

图4为本实用新型的数据收发模块的电路结构图；

图5为本实用新型的数据处理模块的电路结构图；

图6为本实用新型的分体式超声探伤装置的应用示意图。

主要元件符号说明：

10-分体式超声探伤装置；100-数据采集端；110-第一无线通信模块；120-数字逻辑控制模块；130-数据处理模块；131-第一端口；132-第二端口；140-数据收发模块；150-超声探头；160-超声探头连接器；161-连接通道；170-超声发射端口；180-超声接收端口；190-控制端口；200-系统处理端；210-第二无线通信模块；220-中央处理器；221-数据成像模块；222-图像处理模块；223-图像分析模块；230-触摸屏；240-数据存储模块；300-智能机器人；400-平板电脑。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供的一种分体式超声探伤装置10，包括数据采集端100及系统处理端200；

所述数据采集端100包括依次电性连接的第一无线通信模块110、用于控制产生超声波信号的数字逻辑控制模块120、用于对所述超声波信号进行处理的数据处理模块130、用于所述超声波信号的发送或接收的数据收发模块140及用于发出所述超声波信号的超声探头150，所述数据处理模块130分别与所述数字逻辑控制模块120和所述数据收发模块140电性连接，所述数据收发模块140与所述超声探头150通过超声探头连接器160连接，所述超声探头连接器160用于传导所述超声波信号；

所述系统处理端200包括接收所述第一无线通信模块110发送的数据信息的第二无线通信模块210及与所述第二无线通信模块210连接的中央处理器220，所述中央处理器220用于处理所述数据采集端100发送的数据信息。

具体的，所述数据采集端100由第一无线通信模块110、数字逻辑控制模块120、数据处理模块130、数据收发模块140及超声探头150组成，所述系统处理端200由第二无线通信模块210及中央处理器220组成，所述数据采集端100与所述系统处理端200通过第一无线通信模块110及所述第二无线通信模块210建立通信连接。所述数据采集端100与所述系统处理端200分体式设置，在所述数字逻辑控制模块120的控制下，由所述数据收发模块140产生的超声波信号通过所述超声探头150向被测工件发出超声波信号，同时所述超声探头150接收来自所述工件反射的超声波信号，所述超声波信号经过所述数据处理模块130做数据处理，即对所述超声波信号进行低噪声放大器(lownoiseamplifier，lna)放大、可变增益放大器(variablegainamplifier，vga)衰减、可编程增益放大器(programmablegatearray，pga)放大、抗混叠滤波器(anti-aliasfilter，aaf)、模数转换器(analog-to-digitalconverter，adc)采集等。再将处理后的超声波信号传送至所述数字逻辑控制模块120做进一步处理(对数字信号进行滤波处理等)，然后通过所述第一无线通信模块110向所述系统处理端200发送由所述数据采集端100所采集到的超声波信号数据。接着，所述系统处理端200通过所述第二无线通信模块210接收到所述超声波信号后，发送至所述中央处理器220进行处理(滤波、放大等)。

其中，低噪声放大器为噪声系数很低的放大器，用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器(比如手机、电脑或者ipad里面的wifi)，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。可变增益放大器位于所述数据收发模块140的后端，由于信号存在于所述数据收发模块140的前端电路，如低噪声放大器和混频器中已经得到一定程度的放大，在到达vga时其幅度相对较大，因此系统对vga的输入动态范围和线性度有着相对较高的要求。抗混叠滤波器为一个低通滤波器，用以在输出电平中把混叠频率分量降低至微不足道的程度，在工程测量中采样频率不可能无限高也不需要无限高，由于一般只需获取一定频率范围内的信号，为解决频率混叠，在对模拟信号进行离散化采集前，采用所述低通滤波器来滤除高于采样频率的频率的一半。所述数据处理模块130设置有模数转换器，所述模数转换器用于将连续变化的模拟信号转换成离散的数字信号，得到易存储、处理和发射的数字形式，从而对信号进行调理的作用，提高了所述分体式超声探伤装置10的检测精度和效率。

在本实施方式中，所述数据采集端100可以用于对信号的桥接、信号的逻辑控制、信号的滤波处理、信号的动态范围处理、放大器的频率响应处理、信号幅度的线性度处理及信号的时基线性处理，所述第一无线通信模块110及所述第二无线通信模块210可以是通过无线连接的wifi模块，所述数据信息为经过所述工件反射的超声波信号并经过所述数据处理模块130处理后的超声波数据，所述超声探头主要有直探头、斜探头、带曲率探头、聚焦探头及表面波探头，所述超声探头为薄片状的压电晶片，所述压电晶片可以产生压电效应，与磁性一样和温度有关，即所述压电效应只能在一定的温度范围内产生，超过一定的温度，压电效应就会自行消失。本实施方式利用超声相控阵检测技术的分体式超声探伤装置10可以对有爬坡、大楼外墙、桥梁等情形下的工件进行探伤检测。所述数字逻辑控制模块120为所述数据采集端100的主要发热体，所述中央处理器220为所述系统处理端200的主要发热体，所述数据采集端100与所述系统处理端200分体设置可以有效降低所述分体式超声探伤装置10的工作温度，确保所述超声探头150的检测灵敏度，从而提高了所述数据采集端100采集数据的精确度，提高了所述分体式超声探伤装置10的工作稳定性。

优选地，所述超声探头150与所述超声探头连接器160可拆卸式连接，所述超声探头连接器160还包括至少一个用于传导所述超声波信号的连接通道161。

参阅图3，所述数据收发模块140与所述超声探头150通过所述超声探头连接器160连接，需要说明的是，在实际安装所述分体式超声探伤装置10的过程中，所述超声探头连接器160具有32个连接通道，根据实际检测的需要，通过所述数字逻辑控制模块120控制所述数据收发模块140选取其中至少一个所述连接通道161作为连接所述超声探头150及所述数据收发模块140，这样在所述数据采集端100的安装和维护时，使所述超声波信号快速传导，降低超声波信号的衰减，也便于快速进行更换不同规格的超声探头150，扩大了所述分体式超声探伤装置10的检测范围，使所述分体式超声探伤装置10应用于不同的工业检测领域，如工件焊缝、钢轨、铁塔等。

优选地，所述数据收发模块140包括超声发射端口170、超声接收端口180及控制端口190，所述超声发射端口170与所述超声探头连接器160连接，所述超声接收端口180与所述数据处理模块130连接，所述控制端口190与所述数字逻辑控制模块120连接。

参阅图4，所述数据收发模块140采用型号为u1的max14808芯片，所述数字逻辑控制模块120通过usb数据线与所述第一无线通信模块110连接，可以提高所述数据采集端100的内部数据传输的实时性和可靠性。所述超声探头150可以采用压电陶瓷晶片，所述数字逻辑控制模块120与所述控制端口190连接，用于控制产生超声波信号，所述超声发射端口170在所述控制端口190的驱动下产生高压脉冲来激发所述压电陶瓷晶片，所述超声发射端口170的主要性能指标包括发射电压幅值、发射下降时间及发射输出阻抗，发射输出波形在无损监测领域中主要有尖脉冲、负方波和正负方波。可以理解，所述数据采集端100还包括电源电路，用于对各个元器件及电路提供电源。所述超声发射端口170通过所述超声探头连接器160驱动所述超声探头150产生一定波形的脉冲，所述超声接收端口180用于接收反射回的超声波信号并发送至所述数据处理模块130。

此外，所述数字逻辑控制模块120还包括组合逻辑电路和时序逻辑电路，可以理解，在一个数字逻辑控制系统中，输出结果取决于当前各输入值的组合逻辑，输出结果由当前各输入值，又由过去的输入值来决定的时序逻辑，组合逻辑不包含存储元件，而时序逻辑至少包含一个存储元件。超声波在介质中传播时有多种波型，检验中最常用的为纵波、横波、表面波和板波；用纵波可探测金属铸锭、坯料、中厚板、大型锻件和形状比较简单的制件中所存在的夹杂物、裂缝、缩管、白点、分层等缺陷；用横波可探测管材中的周向和轴向裂缝、划伤、焊缝中的气孔、夹渣、裂缝、未焊透等缺陷；用表面波可探测形状简单的铸件上的表面缺陷；用板波可探测薄板中的缺陷。在本实施方式中，以检测所述工件的焊缝为例，所述分体式超声探伤装置10是利用超声波能透入金属材料的深处，由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查所述工件的缺陷的，当超声波束从所述工件的表面由所述超声探头150进入所述工件的内部，所述超声波束遇到缺陷与所述工件的底面时分别发生反射波，在所述系统处理端200形成脉冲波形，根据所述脉冲波形来判断所述缺陷的位置和大小。

优选地，所述数据处理模块130包括将接收的超声波信号进行放大处理的放大单元、对所述超声波信号进行滤波处理的滤波单元及将所述超声波信号转换成数字信号的转换单元。

参阅图5，所述数据处理模块130采用型号为u5的ad9278芯片，所述数据处理模块包括第一端口131及第二端口132，所述第一端口用于与所述数据收发模块140的超声收发电路连接，所述第二端口132用于与所述数字逻辑控制模块120连接，所述第一端口131由多组带有电容、电阻、电感及二极管等形成的电路组成，所述数据处理模块130通过所述电路对信号进行放大、增益衰减等，从而得到便于处理的超声波信号，所述第二端口132由数模转换电路组成，用于将所述超声波信号转换成数字信号并发送至所述数字逻辑控制模块120，通过所述第一无线通信模块110向所述系统处理端200发送，所述数字逻辑控制模块120可以将所述数据收发模块140采集的超声波信号及所述数据处理模块处理130的超声波信号同步至所述系统处理端200，也实现了所述数据信息的高速传输。

优选地，所述数字逻辑控制模块120采用10ax027f34芯片，所述第一无线通信模块110及所述第二无线通信模块210均采用mt7268芯片。

所述数字逻辑控制模块120采用型号为u2-9的10ax027f34芯片，所述数字逻辑控制模块120为现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，fpga)芯片，所述第一无线通信模块110及所述第二无线通信模块210均采用型号为u29的mt7268芯片，所述第一无线通信模块110与所述第二无线通信模块210为wifi模块，通过无线通信协议建立连接。

优选地，所述系统处理端200还包括与所述中央处理器220电性连接的数据存储模块240，所述数据存储模块240用于存储经过所述中央处理器220处理得到的超声波图像及所述数据信息。

参阅图2，在本实施方式中，所述数据存储模块240可以是具有存储功能的电子元器件，如sd卡、内存卡等，所述数据存储模块240优选为容量为500g的硬盘，在实际应用中，所述中央处理器220及所述数据存储模块240一起安装在平板电脑400上，用于测试人员能直观地查看所述工件的测试信息，所述数据信息包括所述工件的焊缝的位置和大小，所述数据存储模块240可以存储大量的数据信息和便于测试人员对所述测试信息进行管理。

优选地，所述中央处理器220采用som-3567芯片，用于将所述超声波信号转换成超声波图像、对所述超声波图像进行图像质量处理及图像分析处理。

再次参阅图2，具体的，所述中央处理器220采用som-3567芯片，所述中央处理器包括依次连接的数据成像模块221、图像处理模块222及图像分析模块223，所述中央处理器220通过现有的计算机软件程序对所述超声波信号及所述数据信息进行处理，所述数据成像模块221用于将数据信号进行成像处理，即生成超声波图像，所述图像处理模块222对所述超声波图像做图像质量处理，如所述超声波图像的亮度、对比度、色彩等，所述图像分析模块223用于在所述系统处理端200离线时，对所述超声波图像分析处理，如所述超声波图像的放大、缩小等。

优选地，所述系统处理端200还包括与所述中央处理器220电性连接的触摸屏230，所述触摸屏230用于获取触摸信号及显示测试信息，通过所述第二无线通信模块210向所述数据采集端100发送测试指令。

具体的，所述触摸屏230可以显示所述工件的测试信息、测试菜单及测试距离信息等，所述触摸屏230优选为led触摸屏，所述测试人员通过所述触摸屏230进行测试查看已经检测的测试信息，所述触摸屏230根据所述测试人员的操作指令向所述中央处理器220发送请求，从所述数据存储模块240获取相应的测试信息；当所述测试人员在所述触摸屏230上选择所述测试菜单的指令时，所述中央处理器220响应所述指令通过所述第二无线通信模块210向所述数据采集端100发送测试指令。所述数字逻辑控制模块120通过通讯端口与所述第一无线通信模块110，在本实施方式中，所述通讯端口可以是usb接口，也可以是can端口或rs485端口等，采用所述usb接口可以在给所述第一无线通信模块110传输数据时上电，提高了所述第一无线通信模块110的工作效率，在其他实施方式中，可以根据实际检测需要，还可以选择其他元器件及通讯接口来代替，此处不再赘述。

参阅图6，具体应用中，所述数据采集端100也可以安装于测试人员的穿戴设备上，所述系统处理端200可以设置在笔记本电脑，手机端等。在本实施方式中，将所述数据采集端100安装在智能机器人300上，所述系统处理端200安装在平板电脑400上，以检测钢轨的焊缝为例，测试人员通过无线遥控器操控所述智能机器人300到达被检测点，调试完成所述数据采集端100与所述系统处理端200的通信连接，所述测试人员在所述平板电脑400的触摸屏230上找到测试菜单点击测试，所述中央处理器220接收所述触摸屏230发送的测试指令，将所述测试指令存储并通过所述第二无线通信模块210向所述第一无线通信模块110发送，所述第一无线通信模块110接收到所述测试指令，所述数字逻辑控制模块120根据所述测试指令控制所述数据收发模块140及所述超声探头150产生超声波信号，并向所述钢轨发射所述超声波信号，所述数据收发模块140接收所述钢轨反射的超声波信号并转发至所述数据处理模块130，所述数据处理模块130对所述反射的超声波信息做放大、滤波等处理，同时将处理后的超声波信号得到数据信息通过所述数字逻辑控制模块120及所述第一无线通信模块110反馈至所述系统处理端200，所述系统处理端200将接收到的数据信息转换成超声波图像，即波形图，显示在所述触摸屏230上，所述触摸屏230还设置有坐标轴和刻度，便于所述测试人员直观地查看所述超声波图像和分析所述数据信息，也可以得到所述钢轨的焊缝的位置及大小，并显示检测结果，即合格或不合格等字样或以其他形式显示。所述数据存储模块240将所述数据采集端100发送的数据信息及所述系统处理端200处理后的数据信息得到的测试信息存储，便于所述测试人员查看和管理。此外，所述测试人员在所述触摸屏230上实时查看所述数据采集端100扫查的超声波图像，可以调用所述超声波图像进行图像分析，也可以圈定目标图像进行局部放大或缩小等，便于所述测试人员能清晰地找到所述钢轨的焊缝的缺陷的位置。

本实用新型提供的一种分体式超声探伤装置10，相对于现有技术，通过将所述数据采集端100及所述系统处理端200分体式设置，这样可以避免了所述分体式超声探伤装置10的整体发热量，也减小了所述分体式超声探伤装置10的体积及重量，提高了所述分体式超声探伤装置10的检测精度，也提高了所述分体式超声探伤装置10的使用寿命。所述数据收发模块140与所述超声探头150通过所述超声探头连接器160连接，所述数据采集端100可以轻巧地安装在所述智能机器人300上，所述系统处理端200可安装于通用的平板电脑400上作相应的应用开发，测试人员通过所述平板电脑400操控所述智能机器人300进行检测，对于测试人员不易接近待测物体时，扩大了所述分体式超声探伤装置10的检测范围，提高了工作稳定性。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不同限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。