超聲層析成像傳感器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及一種超聲層析成像傳感器裝置，用于斷層層析成像測(cè)量，特別是管道內(nèi)流體、氣體的分布、流型等的檢測(cè)成像，屬于檢測(cè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]層析成像(Computed tomography)技術(shù)是指通過(guò)從物體外部檢測(cè)到的數(shù)據(jù)重建物體內(nèi)部(橫斷面)信息的技術(shù)，也叫計(jì)算機(jī)輔助斷層成像技術(shù)。它是把不可分割的對(duì)象假想切成一系列的薄片，分別給存儲(chǔ)每一薄片上的物體圖像，然后再把該系列圖像疊加起來(lái)，從而得到物體內(nèi)部圖像。它是一種由數(shù)據(jù)到圖像的重建技術(shù)，通過(guò)偽彩色圖像反映被測(cè)材料或制件的內(nèi)部質(zhì)量，定性、定量分析其缺陷，從而提高檢測(cè)的可靠性。層析成像技術(shù)創(chuàng)新了探測(cè)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方式。當(dāng)CT應(yīng)用的能量波為超聲波(Ultrasonic)時(shí)，就稱為超聲層析成像(Ultrasonic-Computed Tomography)，簡(jiǎn)稱UCT成像。早期研宄假設(shè)超聲波在物體內(nèi)部以直線傳播，利用發(fā)射器到接收器之間的時(shí)間延遲或振幅衰減，重建物體內(nèi)部的聲速、吸收特性等參數(shù)。
[0003]目前UCT成像主要有透射型和反射型兩種，而圖像重建也有射線理論(幾何聲學(xué)理論)和衍射理論(波動(dòng)聲學(xué)理論)兩種。透射型CT的超聲發(fā)射器和接收器位于被測(cè)介質(zhì)的兩側(cè)，根據(jù)接收透射的超聲波來(lái)得到介質(zhì)的分布信息，進(jìn)而成像；反射型CT的超聲發(fā)射器和接收器都位于介質(zhì)的同一側(cè)，通過(guò)接收反射的超聲回波信號(hào)進(jìn)行圖像重組。
[0004]在掃描過(guò)程中，UCT傳感器需要牢牢地與試件剛性貼合，并且傳感探頭陣列必須以環(huán)形陣列均勻排布。
[0005]在早期的研宄中，對(duì)于UCT傳感器的固定是采用粘合固定的方法，即使用耦合劑將UCT傳感器探頭與試件粘合，其局限性在于:
[0006]1、一旦使用耦合劑粘上后就難以取下。
[0007]2、不方便保證UCT傳感器探頭在圓周上的直線度和陣列的均勻度。
[0008]3、對(duì)于不同尺寸的試件需要設(shè)計(jì)不同的UCT傳感器排布陣列。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服傳統(tǒng)UCT傳感器固定方式的局限性，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種可調(diào)的環(huán)形陣列式的UCT傳感器裝置，其特點(diǎn)是:
[0010]1、能使超聲傳感器探頭與試件緊密接觸并可靠固定，且易于裝卸。
[0011]2、能保證UCT傳感器探頭在管道周向上的直線度和陣列的均勻度(相鄰探頭間的圓心角)。相鄰探頭間距的一致性。
[0012]3、能適用于尺寸在一定范圍內(nèi)的不同直徑的管道試件。
[0013]一種超聲層析成像傳感器裝置，其特征在于:有蝸輪齒和滑動(dòng)通槽的傳動(dòng)盤(1)，呈圓環(huán)狀，其中滑動(dòng)通槽中插入傳動(dòng)銷(3)，起傳動(dòng)作用；有圓柱臺(tái)和滑槽并相互配合的左固定盤(7)和右固定盤(8)，呈帶耳的圓環(huán)狀，滑槽為傳動(dòng)銷提供滑動(dòng)路徑；有轉(zhuǎn)動(dòng)把手的轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿⑵和傳動(dòng)盤⑴的蝸輪齒匹配，通過(guò)擰動(dòng)傳動(dòng)蝸桿⑵使傳動(dòng)盤⑴相對(duì)固定盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使得傳動(dòng)銷(3)在滑動(dòng)通槽內(nèi)滑動(dòng)并在傳動(dòng)盤上以左固定盤(7)的圓柱臺(tái)為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)；一對(duì)相互配合的傳感探頭托定向螺栓銷(10)、傳感探頭托定向螺栓銷螺釘(11)、傳感探頭托定位螺釘(6)用于固定傳感探頭托(5)，傳感探頭托定向螺栓銷(10)和傳感探頭托定向螺栓銷螺釘(11)頭部有用于扎上彈性橡膠圈(13)的半圓槽；有用于扎上彈性橡膠圈(13)的半圓槽的傳感探頭托定位螺釘￠);有通槽、螺紋孔和傳感探頭插座的傳感探頭托(5)，螺紋孔用于擰入傳感探頭托定位螺釘(6)，通槽用于使一對(duì)傳感探頭托定向螺栓銷(10)和傳感探頭托定向螺栓銷螺釘(11)穿過(guò)并在其中滑動(dòng)，傳感探頭插座用于插入超聲傳感探頭(14);有并有兩個(gè)圓孔的滑槽片(4)，兩個(gè)圓孔其中一個(gè)為定點(diǎn)孔和動(dòng)點(diǎn)孔，其中定點(diǎn)孔套在固定盤的圓臺(tái)上作為定點(diǎn)，動(dòng)點(diǎn)孔套在傳動(dòng)銷上作為動(dòng)點(diǎn)孔，通過(guò)傳動(dòng)銷(3)的運(yùn)動(dòng)使得滑槽片(4)以動(dòng)點(diǎn)孔為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，滑槽用于傳感探頭托(5)的定位和定向，滑槽片(4)兩兩相交的滑槽所交的縫隙用于傳感探頭托(5)的定位，通過(guò)使傳感探頭托螺釘(6)穿過(guò)該縫隙并擰入傳感探頭托(5)的螺紋孔來(lái)實(shí)現(xiàn)該定位。
[0014]滑槽片(4)兩兩相交的下沿相交所成的夾角用于傳感探頭托的定向，通過(guò)一對(duì)在傳感探頭托(5)滑動(dòng)通槽內(nèi)的傳感探頭托定向螺栓銷(10)傳感探頭托定向螺栓銷螺釘
(11)，并利用彈性橡膠圈(13)扎緊定向螺栓頭和傳感探頭螺釘(6)頭，使得定向螺栓的圓柱面與滑槽片兩兩相交的下沿相交所成的夾角保持接觸，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)該定向，以保證傳感探頭指向圓心。
[0015]以上所述的可調(diào)的環(huán)形陣列式的UCT傳感器裝置通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn):
[0016]該裝置的設(shè)計(jì)由13種零件構(gòu)成，分別是傳動(dòng)盤(I)、傳動(dòng)蝸桿(2)、傳動(dòng)銷(3)、滑槽片(4)、傳感探頭托(5)、傳感探頭托螺釘(6)、左固定盤(7)、右固定盤(8)、把手(9)、傳感探頭定向螺栓銷(10)、傳感探頭定向螺栓銷螺釘(11)、固定盤緊固螺釘(12)、彈性橡膠圈(13)、傳感探頭(14)。其中，固定盤緊固螺釘(12)、傳動(dòng)銷(3)、彈性橡膠圈(13)和傳感探頭(14)這4種零件為標(biāo)準(zhǔn)件，而其它10種零件為自主設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)件。以下為這14種零件的詳細(xì)介紹以及裝配說(shuō)明:
[0017]一、零件介紹
[0018]1、傳動(dòng)盤(I):傳動(dòng)盤(I)是該裝置的核心部分，為一個(gè)厚度為c的圓盤，其基本尺寸如圖1.1所示，其中Ra的圓弧與Ra+b的圓弧為同心圓弧，兩端R5的圓弧與Ra的圓弧和Ra+b的圓弧兩兩相切。以四條圓弧所圍成封閉圖形在傳動(dòng)盤上打出若干貫通的滑槽(依據(jù)擬使用探頭的數(shù)量進(jìn)行設(shè)計(jì))，并以環(huán)形陣列均勻排布。圖1為使結(jié)構(gòu)更加清晰以四個(gè)貫通滑槽為例進(jìn)行發(fā)明裝置的說(shuō)明。圖1.1中所示齒輪齒為蝸輪齒，與傳動(dòng)蝸桿(2)上的螺旋齒相配合。
[0019]2、傳動(dòng)蝸桿(2):傳動(dòng)蝸桿(2)與傳動(dòng)盤(I)上蝸輪齒是一對(duì)蝸輪蝸桿，蝸桿為主動(dòng)件，蝸輪為從動(dòng)件，運(yùn)動(dòng)由蝸桿帶動(dòng)蝸輪，反向自鎖。傳動(dòng)蝸桿(2)基本視圖如圖2.1所示渦輪桿(2) —端設(shè)計(jì)十字轉(zhuǎn)動(dòng)把，棱邊部分均為倒圓角，防止劃手。
[0020]3、傳動(dòng)銷(3):該零件為銷標(biāo)準(zhǔn)件，其長(zhǎng)度為c+lOmm。傳動(dòng)銷(3)的作用是作為傳動(dòng)件，在傳動(dòng)盤(I)的滑槽中運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)滑槽片(4)運(yùn)動(dòng)。
[0021]4、滑槽片(4):該零件是一個(gè)薄金屬板件，作為傳感器探頭的基座部件，圖4中，a為定點(diǎn)孔，b為動(dòng)點(diǎn)孔，c為滑槽，d為下沿。其基本尺寸如圖4.1所示。其中Rl、Rl+b、Rl+2b的三條圓弧為同心圓弧，Rl+b與Rl+2b的兩條圓弧同它們兩端的兩條Rb的圓弧圍成的圖形打成貫通的滑槽?；燮松祥_(kāi)有兩個(gè)直徑為P的通孔，分別為定點(diǎn)孔和動(dòng)點(diǎn)孔。
[0022]5、傳感探頭托(5):該零件開(kāi)了一個(gè)貫通的Ml螺紋孔和一條貫通的滑動(dòng)槽，圖5中e為螺紋孔，f為滑動(dòng)槽，g為傳感器插口。該零件基本尺寸以及位置尺寸如圖5.1所示。螺紋孔用于裝配傳感探頭托螺釘(6)，而滑槽用于裝配傳感探頭托定向螺栓銷(10)和傳感探頭托定向螺栓銷螺釘(11)，兩者均用于限制傳感探頭的自由度。
[0023]6、傳感探頭托螺釘(6):用于將傳感探頭托(5)固定在滑槽片⑷上，其基本尺寸如圖6.1所示。在螺釘頭上開(kāi)有半徑為R2的半圓槽，用于與傳感探頭托定向螺栓銷(10)或傳感探頭固定螺釘(11)的六角頭下方的半圓滑槽的裝配，套上彈性橡膠圈(13)。
[0024]7、左固定盤(7):左固定盤(7)上開(kāi)有螺紋孔，而右固定盤上開(kāi)有通孔，用螺栓螺母配合固定，左固定盤(7)的基本尺寸如圖7.1所示，圖7.2為圖7.1中h部分的三維圖特寫，該部分為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部分，圖7中y為圓臺(tái)，z為滑槽，其中圓臺(tái)為一個(gè)直徑為P高度比滑槽片(4)略厚的圓臺(tái)，與滑槽片(4)的固定孔同軸配合，作為滑槽片(4)的固定點(diǎn)。Rn和Rn+p的兩條圓弧為同心圓弧，將這兩條圓弧與其兩端Rp的圓弧圍成圖形開(kāi)成不貫通的滑槽，該滑槽為傳動(dòng)銷(3)在固定盤上的運(yùn)動(dòng)滑槽。該圓柱與滑槽在左固定盤上以環(huán)形陣列均勻排布，環(huán)形陣列夾角參考傳動(dòng)盤(I)滑槽分布。圖7.3為圖7.1中i部分的三維局部放大圖，其中三角形的部分高度與圓臺(tái)高度相同，作用在于使滑槽片(4)與轉(zhuǎn)動(dòng)盤之間有一定間隙，使滑槽片能順利活動(dòng)。在該零件中開(kāi)有螺紋孔的固定柱為環(huán)形陣列排布，夕卜部的固定住環(huán)形陣列角為60°，內(nèi)部的固定柱環(huán)形陣列角為90° (與滑槽片(4)的陣列角相同)。
[0025]8、右固定盤(8):右固定盤(8)和左固定盤(7)是一對(duì)相互配合的零件，右固定盤
(8)在與左固定盤(7)相對(duì)應(yīng)的位置上開(kāi)有通孔，作為固定盤緊固螺釘?shù)拇┩缚?。其特征視圖如圖8.1所示。
[0026]9、把手(9):該零件為一個(gè)桿件，用于拎提裝置，其基礎(chǔ)視圖如圖9.1所示。
[0027]10、傳感探頭托定向螺栓銷(10):該零件用于傳感探頭托(5)位置的固定，與傳感探頭位置螺釘(11)配合使用，其基本尺寸如圖10.1所示，在六角頭下方有直徑為R2的滑槽，直徑為Φ L的桿部長(zhǎng)度為k。
[0028]11、傳感探頭托定向螺栓銷螺釘(11):該零件的基本尺寸如圖11.1所示，外形與傳感探頭托定向螺栓銷(10)基本一致，直徑為Φ?的桿部長(zhǎng)度為j，k+j稍微小于C。