专利名称：一种教学用b型超声波原理演示实验仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种物理学中B型超声波原理方面的教学实验仪器，尤其是一种教学用B型超声波原理演示实验仪。
背景技术：
用超声波对被测物体内部结构进行无损检测是一种新型的技术，尤其是能对二维切面图像进行扫描并用辉度调制显示或彩色调制显示的普通B型超声波诊断仪、彩色超声波诊断仪及各种B型超声波检测仪等医疗和工业检测的设备都很多。但专门用于教学原理讲解的B型超声波类的实验仪器市场上却都没有，市场上只有结构复杂、价格昂贵的真正的B型超声波类的仪器。为了弥补在这方面教学实验仪器的不足，本发明提出了一种教学用的B型超声波原理演示实验仪，通过相对简单实验装置可以使学生直观地了解比较复杂的B型超声波成像的原理，从而对促进实验教学和科研的发展具有积极的意义。
发明内容
用一个有机玻璃的圆柱体水槽，在水槽中的水面以下浸放有待检测的物体(该物体可以有比较复杂的外形及内部结构)，再用一个安装在由电脑控制、由伺服电机驱动的二维移动测量架上的专用的超声探头浸在水中向被测物体发射超声波，通过二维移动测量架的上下左右的连续移动实现超声探头对被测物的二维移动扫描测量。再通过对超声波在物体内部由各部分密度不同的物质所形成的各种回波的分析，经计算机进行转化后将各种不同回波的幅度信号变成辉度信号在计算机屏幕上显示出来，由此就把被测物体内部的较复杂的结构显示出来，达到了 B型超声波成像原理的教学目的。关于本教学用B型超声波原理演示实验仪的测量基本原理及主要设计思想分别叙述如下。B型超声波成像的测量基本原理B型超声波的英文名为(brightnessmodulation mode ultrasonic),意为辉度调制型显示模式的超声波。当超声波在相邻两种介质结构中传输时，因声阻抗不同而在两介质界面会产生回波反射，B型超声波就是将不同回波脉冲电信号放大后转化为亮度随信号的强弱而变化的亮块，以此来表示不同的介质结构。同时，B型超声发射的声束采用对被测物连续移动扫描的形式，以构成一幅二维切面声像图，然后测量者就可根据声像图所得之结果判断被测物的内部结构的全貌。本教学用B型超声波原理演示实验仪的主要设计思想是把普通的、相对复杂的B型超声波成像仪器用比较简单的装置展示出来，展示的形式要尽量直观，以便于教学。本发明所述的教学用B型超声波原理演示实验仪，其特征是该实验仪包含有一个圆柱体的有机玻璃水槽及超声探头、特制的二维移动测量架、实验用的被测物体、测量台这几个部分。所述的教学用B型超声波原理演示实验仪，其特征是所包含的特制的二维移动测量架由竖直移动尺和水平移动尺两部分组合成，该两个移动尺部分又分别和伺服步进电机一起构成两个独立的移动控制系统，两个伺服步进电机通过旋转分别与两个移动尺内部的螺杆连接以带动移动尺上的滑块移动，并且这两个伺服步进电机都是受电脑控制的。所述的教学用B型超声波原理演示实验仪，其特征是所包含的ニ维移动測量架上竖直移动尺和水平移动尺两部分的组合方式为竖直移动尺被安装在水平移动尺的滑块上，而超声探头则安装在竖直移动尺的滑块上。所述的教学用B型超声波原理演示实验仪，其特征是所包含的特制的ニ维移动測量架的水平移动尺是架在圆柱体的有机玻璃水槽上沿的滑块上的。本发明解决其技术问题所采用的主要技术方案是设计ー个圆柱体的有机玻璃水槽和ー个特制的ニ维移动測量架，安装在ニ维移动測量架的竖直移动尺上的超声探头和被测物体一起浸没在圆柱体的有机玻璃水槽的水面以下，通过超声探头在向被测物体发射超声波的同时，水平伺服步进电机和竖直伺服步进电机可带动超声探头在ニ维平面上做连续移动测量以获取被测物体的ニ维切面声像图。本发明的有益效果是，通过相对简单的实验装置可以使学生直观地了解比较复杂的B型超声波成像的原理，从而对促进实验教学和科研的发展具有积极的意义。
下面结合附图和实施例对本发明进ー步说明。图1是本教学用B型超声波原理演示实验仪的结构示意图。图2是ニ维移动测量架上的水平移动控制系统的结构示意图。图3是ニ维移动测量架上的竖直移动控制系统的结构示意图。在图1中1.圆柱 体的有机玻璃水槽；2. ニ维移动测量架上的水平移动尺；3.ニ维移动測量架上的竖直移动尺；4.水平移动尺上的滑块；5.竖直移动尺上的滑块；6.圆柱体的有机玻璃水槽上沿的滑块；7.超声探头的连杆；8.超声探头；9.被测物体；10.安放被测物体的载物台；11.水平伺服步进电机；12.水平移动尺上的包括有信号传输线和电机控制线的电缆；13.竖直伺服步进电机；14.竖直移动尺上的包括有信号传输线和电机控制线的电缆。在图2中所示的是水平移动控制系统，其中2. ニ维移动測量架上的水平移动尺；4.水平移动尺上的滑块；11.水平伺服步进电机；12.水平移动尺上的包括有信号传输线和电机控制线的电缆。在图3中所示的是竖直移动控制系统，其中3. ニ维移动測量架上的竖直移动尺；5.竖直移动尺上的滑块；7.超声探头的连杆；8.超声探头；13.竖直伺服步进电机；14.竖直移动尺上的包括有信号传输线和电机控制线的电缆。
具体实施例方式在图1中，将超声探头(8)通过超声探头的连杆(7)安装在竖直移动尺的滑块(5)上，再将竖直移动尺(3)安装在水平移动尺上的滑块(4)上，水平移动尺(2)则架在圆柱体的有机玻璃水槽上沿的滑块(6)上。当圆柱体的有机玻璃水槽(I)有水吋，超声探头(8)和安放被测物体的载物台(10)上的被测物体(9) 一起浸没在水中。测量时由电脑控制水平伺服步进电机(11)和竖直伺服步进电机(13)使超声探头(8)对被测物体(9)在ニ维平面上做连续移动测量。此外，根据需要还可以通过推动有机玻璃水槽上沿的滑块(6)，使二维移动测量架的水平移动尺(2)及上面的竖直移动尺(3)、超声探头(8)—起围绕被测物体转动。测量所得信号经水平移动尺上的包括有信号传输线和电机控制线的电缆(12)和竖直移动尺上的包括有信号传输线和电机控制线的电缆(14)传输到电脑中去进行分析。在图2中，水平移动尺上的滑块(4)是受水平移动尺(2)内部的螺杆控制的，当水平伺服步进电机(11)转动时通过水平移动尺(2)内部的螺杆带动滑块(4)沿水平方向移动。在图3中，竖直移动尺上的滑块(5)是受竖直移动尺(3)内部的螺杆控制的，当竖直伺服步进电机(13)转动时通过竖直移动尺(3)内部的螺杆带动滑块(5)沿竖直方向移动，而超声探头(8)则通过超声探头的连杆(7)被安装在滑块(5)上，随滑块(5)及竖直移动尺(3 ) —起作二维平行移动。
权利要求
1.一种教学用B型超声波原理演示实验仪，其特征是该教学用B型超声波原理演示实验仪包含有一个圆柱体的有机玻璃水槽及超声探头、特制的二维移动测量架、实验用的被测物体、测量台这几个部分。
2.根据权利要求1所述的一种教学用B型超声波原理演示实验仪，其特征是所包含的特制的二维移动测量架由竖直移动尺和水平移动尺两部分组合成，该两个移动尺部分又分别和伺服步进电机一起构成两个独立的移动控制系统，两个伺服步进电机通过旋转分别与两个移动尺内部的螺杆连接以带动移动尺上的滑块移动，并且这两个伺服步进电机都是受电脑控制的。
3.根据权利要求1所述的一种教学用B型超声波原理演示实验仪，其特征是所包含的二维移动测量架上竖直移动尺和水平移动尺两部分的组合方式为竖直移动尺被安装在水平移动尺的滑块上，而超声探头则安装在竖直移动尺的滑块上。
4.根据权利要求1所述的教学用B型超声波原理演示实验仪，其特征是所包含的特制的二维移动测量架的水平移动尺是架在圆柱体的有机玻璃水槽上沿的滑块上的。
全文摘要
一种教学用B型超声波原理演示实验仪，设计一个圆柱体的有机玻璃水槽和一个特制的二维移动测量架，安装在二维移动测量架的竖直移动尺上的超声探头和被测物体一起浸没在圆柱体的有机玻璃水槽的水面以下，通过超声探头在向被测物体发射超声波的同时，水平伺服步进电机和竖直伺服步进电机可带动超声探头在二维平面上做连续移动测量以获取被测物体的二维切面声像图。
文档编号G09B23/14GK103035156SQ20121045944
公开日2013年4月10日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者钱仰德, 周红兵 申请人:江苏慧硕科教仪器有限公司