CN106707264A - 一种超声探头的角度与距离测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声探头的角度与距离测试装置及方法，该装置包括横向支撑轨，在横向支撑轨上固定可相对于横向支撑轨旋转的底盘，底盘的一侧设置角度盘，角度盘与纵向滑轨同侧且二者位置设置，底盘上固定垂直滑轨，垂直滑轨上安装有超声探头；纵向滑轨固定于横向支撑轨的一侧，且纵向滑轨与横向支撑轨垂直或相交成设定角度设置，在纵向滑轨上设置用于确定超声探头探测距离的目标部件，目标部件可滑动固定于纵向滑轨上，本发明的测试装置，可实现以上三个数据的测量，整体简单易行，且通过横向支撑杆、纵向滑轨交叉固定，保证了超声探头与目标部件的稳定性，并通过底盘与牛眼轴承的设置来保证底盘旋转的稳定性，保证了整个装置的读取精度。

Description

一种超声探头的角度与距离测试装置及方法

技术领域

本发明涉及超声探头的测试装置，尤其涉及一种超声探头的角度与距离测试装置及方法。

背景技术

现有的超声探头，其检测的是一个角度范围和探测距离，根据探测距离和角度范围的要求来对超声探头进行选择和型号的确定，因此，探测角度与探测距离这两项，是超声探头性能的关键指标，目前还没有同时能实现角度距离兼顾测绘的装置。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，第一目的是提供一种超声探头的角度与距离测试装置，该装置结构简单，操作方便，可实现超声探头俯仰角、水平探测角度，探测距离的测试。

本发明第二目的是提供一种实现超声探头角度与距离测试的方法，该方法可快速实现对超声探头探测角度、探测距离的测量。

为了达成上述目的，本发明提供的技术方案：

一种超声探头的角度与距离测试装置，包括：

横向支撑轨，在横向支撑轨上固定可相对于横向支撑轨旋转的底盘，底盘的一侧设置角度盘，角度盘与纵向滑轨同侧且二者位置设置，底盘上固定垂直滑轨，垂直滑轨上安装有超声探头；纵向滑轨固定于横向支撑轨的一侧，且纵向滑轨与横向支撑轨垂直或相交成设定角度设置，在纵向滑轨上设置用于确定超声探头探测距离的目标部件，目标部件可滑动固定于纵向滑轨上，其中，目标部件垂直于纵向滑轨；

上述测试装置，角度盘旋转设定的角度和/或目标部件在纵向滑轨上移动到设定的位置，观测超声探头是否在设定的距离和/或设定的角度范围内能否检测到目标部件，由此该装置可实现超声探头探测角度和探测距离的确定，探测角度通过角度盘相对于纵向滑轨的旋转角度进行确定，目标部件距离垂直滑轨的水平距离反应出超声探头的探测距离。

所述目标部件的底部固定于纵向滑动座，纵向滑动座底部通过紧固件固定于纵向滑轨上，纵向滑动座的中部设置突起，突起内设置螺纹，目标部件为目标杆，目标杆的底部通过螺纹与突起内部的螺纹孔进行连接，目标杆可设置有多根，根据测量情况更换不同高度的目标杆，纵向滑动座突起两侧各自设置有螺纹；

或者，目标部件相对于纵向滑动座高度可调，目标部件的底部设置在纵向滑动座内，通过螺栓穿过纵向滑动座紧固目标部件，若需要调节目标部件的高度，则可以手动设置，或者目标部件直接采用电动的或手动伸缩杆，在纵向滑动座上设置有多个螺纹孔。

所述底盘长度长于所述横向支撑轨的宽度，在底盘底部一侧设置支撑盘，支撑盘下表面设置至少3个牛眼轴承以保证底盘的稳定性并且能实现底盘的滑动，此外，亦可设置三个万向轮替换牛眼轴承，但需要底盘下方有足够的空间，相比之下，牛眼轴承更加稳定。

为了实现底盘相对于横向支撑轨可旋转设置，所述底盘通过与底盘间隙配合的旋转轴固定于横向支撑轨。

在底盘上设置紧固压盘，紧固压盘上设置可与旋转轴螺纹固定的螺母，通过螺母、紧固压盘实现对底盘的固定，保证底盘能转动而不脱出。

在所述纵向滑轨上设置用于指示角度盘上角度刻度的指针，指针一侧与纵向滑轨的上表面中部进行固定，指针的指示头部高于角度盘设置。

在纵向滑轨的侧边设置有纵向刻度尺，纵向刻度尺用于表征超声探头距离目标部件的水平距离。

所述纵向刻度尺的零刻度线于角度盘的中心点在同一平面设置，这样上述的水平距离是目标部件在纵向刻度尺上的水平距离加上角度盘中心点距离垂直滑轨的水平距离。

所述垂直滑轨与所述目标部件上均设置垂直刻度尺，这样可根据该垂直刻度尺实现对超声探头以及目标部件在高度调节时高度的表征；此外，超声探头所在的设备通过安装底板以及顶丝固定在垂直滑轨上，此项技术在专利《隧道内线缆支架上的设备固定装置(申请号201420867924.7)》已明确描述，在此不再赘述。

进一步地，所述垂直滑轨的底部通过角块与底盘固定，垂直滑轨的各侧面均通过角块与底盘固定。

本发明的第二方案是：

一种实现超声探头角度与距离测试的方法，具体步骤如下：

1)目标部件移动到设定位置，观测超声探头是否在该位置能检测到目标部件；

2)若1)中超声探头在该位置能检测到目标部件，旋转超声探头，观测超声探头是否能在该角度检测到目标部件，若1)不可以，则继续旋转超声探头到第二设定角度，再次查看超声探头是否可以在第二设定角度检测到目标部件，多次旋转超声探头，直至，超声探头检测到目标部件；

3)若1)中超声探头在该位置不能检测到目标部件，移动目标部件，直至超声探头在设定位置检测到目标部件；

4)重复步骤2)；

5)调节超声探头或者目标部件的高度，重复步骤1)-步骤4)。

通过该方法实现超声探头水平探测距离、水平探测角度的确定。

本发明具有以下优点：

1)目标部件的高度、超声探头的高度可调节，实现超声探头的探测俯仰角的调整。

2)通过目标部件在纵向滑轨上的滑动，来观察和测量出超声探头的水平探测距离。

3)目标部件位置不动，通过转动底盘，超声探头转动，观测目标部件来确定超声探头的水平探测角度。

4)本发明的测试装置，可实现以上三个数据的测量，整体简单易行，且通过横向支撑杆、纵向滑轨交叉固定，保证了超声探头与目标部件的稳定性，并通过底盘与牛眼轴承的设置来保证底盘旋转的稳定性，保证了整个装置的读取精度。

附图说明

图1为本发明装置的转动部分的局部轴侧装配图；

图2为本发明装置整体轴侧装配图；

图3为本发明装置目标杆局部轴侧装配图；

图4为本发明装置俯仰角测量效果图；

图5为本发明装置水平角测量效果图。

图中，1.垂直滑轨，2.角块，3.螺钉，4.支撑盘，5.牛眼轴承，6.横向支撑轨，7.纵向滑轨，8.螺钉，9.指针，10.角度盘，11.紧固压盘，12.螺母，13.旋转轴，14.纵向滑动座，15.螺钉，16.目标杆，17.超声探头。

具体实施方式

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、完整的描述。

一种超声探头的角度与距离测试装置，包括：纵向滑轨7、横向支撑轨6与垂直滑轨1，超声探头17固定于垂直滑轨1的侧面，横向支撑轨6与纵向滑轨7固定于一体且纵向滑轨7设于横向支撑轨6的侧面，一横一纵形成丁字形保证轨道的稳定性。垂直滑轨1与底盘固定为一体结构，在底盘的一侧相对于纵向滑轨7的上方设置角度盘10，角度盘10与底盘一体制造完成，角度盘10与底盘及底盘上的部件可围绕旋转轴13来转动。被探测对象也就是目标部件，目标部件选用目标杆16，目标杆16固定于纵向滑轨7上，目标杆16置于纵向滑动座14上，纵向滑动座14可以在纵向滑轨7上滑动。

纵向滑轨7上粘帖有横向刻度尺，横向刻度尺刻度的零点为角度盘10的中心点。

所述的目标杆16固定于纵向滑动座15上，通过过盈配合保证杆的稳定性，纵向滑动座14通过前后两颗螺钉15固定于纵向滑轨7上，松开两颗螺钉15，可以移动纵向固定座14，根据纵向滑轨7上的刻度来读取，一旦要移动到某个距离，拧紧两颗螺钉15，确保此位置的稳定。所述的目标杆16为轻便，不宜弯曲的杆，材料不限，考虑碳纤维管、铝塑管等来实现，铝塑管以价格低廉而作为优选对象。

所述的目标杆16上有垂直刻度尺，刻度的零点为纵向滑动座14的上表面处，更换不同高度的目标杆16，通过超声探头是否能探测到目标杆16确认俯仰角的下限，利用上下限中心对称原理，推算出俯仰角上限，最后利用三角函数推算超声探头17的测量的俯仰角范围，如图4所示。

根据超声探头的特点，探测的俯仰角范围与水平角的范围是一样的，为了操作方便一般仅测量水平角度，因为不需要复杂推算即可算出水平角度，如图5所示。

此外，目标杆相对于纵向滑动座高度可调，目标杆的底部设置在纵向滑动座内，通过螺栓穿过纵向滑动座紧固目标部件，若需要调节目标杆的高度，则可以手动设置，或者目标杆直接采用电动的或手动伸缩杆。

垂直滑轨1上同样有垂直刻度尺，刻度的零点与目标杆16刻度尺的零点相同，用来确认超声探头17的观测点的高度。

所述的垂直滑轨1通过角块2与螺钉3将底盘与支撑盘4固定，角块2采用4块，固定于垂直滑轨1的四周。支撑盘4下方固定有3个牛眼轴承5，三点一面保证整个底盘的稳定性，支撑盘4采用比较重的厚钢板等加工，同样为保证重心低，整个转动装置的稳定。

角度盘10的前端是角度尺，角度盘10为弧形结构，底盘为矩形结构，角度尺的中心是固定于横向支撑轨6上的转动轴13，底盘上的孔与转动轴13上的中心轴是间隙配合，保证角度盘10能绕转动轴13转动。

角度盘10的一侧是固定于纵向滑轨7上的指针9，指针9通过螺钉8固定于纵向滑轨7上，用来读取角度盘10旋转到某个位置的角度值。

角度盘10上方是转动轴13上面的螺母12，用来紧固压盘11，保证角度盘10能转动而不脱出。

所述的牛眼轴承5最下端与横向支撑轨6、纵向滑轨7的下表面都与地面接触，将整个设备放置于地面上，保证整个设备的稳定。

超声探头17固定于垂直滑轨1上，根据垂直滑轨1上的刻度来确定超声探头17的具体固定位置。

超声探头17固定于垂直滑轨1上面，位置由上面的高度来确定。转动角度盘10到某个角度，通过牛眼轴承5实现滑动摩擦，超声探头17也在垂直滑轨1上也跟着转动。目标杆16就是被测物，目标杆16在纵向滑轨7上的某个距离位置，观测探头的是否在某个距离、某个水平角度范围内是否能检测到目标杆16。同样，目标杆16的高度调整也可以检测某个距离、某个俯仰角度范围内是否能检测到目标杆16，以此来检测探头的性能参数。

目标杆16的高度、超声探头17的高度能够调节，来测量超声探头17的探测俯仰角；目标杆16在纵向滑轨7上的滑动来测量超声探头17的探测距离L；超声探头17转动、目标杆16不动，观测目标杆16通过角度盘10的来测量超声探头17的水平探测角度。

具体的探测方法如下：

1)目标部件在纵向滑轨上移动到设定位置，观测超声探头是否在该位置能检测到目标部件；

2)若1)中超声探头在该位置能检测到目标部件，保持目标部件位置不动，旋转底盘到设定角度，观测超声探头是否能在该角度检测到目标部件，若1)不可以，则继续旋转底盘到第二设定角度，再次查看超声探头是否可以在第二设定角度检测到目标部件，多次旋转底盘，直至，超声探头检测到目标部件；

3)若1)中超声探头在该位置不能检测到目标部件，移动目标部件在纵向滑轨上的位置，直至超声探头在设定位置检测到目标部件；

4)重复步骤2)；

5)调节超声探头在垂直滑轨上的高度，重复步骤1)-步骤4)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超声探头的角度与距离测试装置，其特征在于，包括：

横向支撑轨，在横向支撑轨上固定可相对于横向支撑轨旋转的底盘，底盘的一侧设置角度盘，角度盘与纵向滑轨同侧且二者位置设置，底盘上固定垂直滑轨，垂直滑轨上安装有超声探头；纵向滑轨固定于横向支撑轨的一侧，且纵向滑轨与横向支撑轨垂直或相交成设定角度设置，在纵向滑轨上设置用于确定超声探头探测距离的目标部件，目标部件可滑动固定于纵向滑轨上。

2.如权利要求1所述的一种超声探头的角度与距离测试装置，其特征在于，所述目标部件的底部固定于纵向滑动座，纵向滑动座底部通过紧固件固定于纵向滑轨上；

进一步地，目标部件相对于纵向滑动座高度可调。

3.如权利要求1所述的一种超声探头的角度与距离测试装置，其特征在于，所述底盘长度长于所述横向支撑轨的宽度，在底盘底部一侧设置支撑盘，支撑盘下表面设置至少3个牛眼轴承以保证底盘的稳定性。

4.如权利要求1所述的一种超声探头的角度与距离测试装置，其特征在于，所述底盘通过与底盘间隙配合的旋转轴固定于横向支撑轨。

5.如权利要求4所述的一种超声探头的角度与距离测试装置，其特征在于，在底盘上设置紧固压盘，紧固压盘上设置可与旋转轴螺纹固定的螺母。

6.如权利要求1所述的一种超声探头的角度与距离测试装置，其特征在于，在所述纵向滑轨上设置用于指示角度盘上角度刻度的指针。

7.如权利要求1所述的一种超声探头的角度与距离测试装置，其特征在于，在纵向滑轨的侧边设置有纵向刻度尺。

8.如权利要求1所述的一种超声探头的角度与距离测试装置，其特征在于，所述纵向刻度尺的零刻度线于角度盘的中心点在同一平面设置。

9.如权利要求1所述的一种超声探头的角度与距离测试装置，其特征在于，所述垂直滑轨与所述目标部件上均设置垂直刻度尺；

进一步地，所述垂直滑轨的底部通过角块与底盘固定。

10.一种实现超声探头角度与距离测试的方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)目标部件移动到设定位置，观测超声探头是否在该位置能检测到目标部件；

2)若1)中超声探头在该位置能检测到目标部件，旋转超声探头，观测超声探头是否能在该角度检测到目标部件，若1)不可以，则继续旋转超声探头到第二设定角度，再次查看超声探头是否可以在第二设定角度检测到目标部件，多次旋转超声探头，直至，超声探头检测到目标部件；

3)若1)中超声探头在该位置不能检测到目标部件，移动目标部件，直至超声探头在设定位置检测到目标部件；

4)重复步骤2)；

5)调节超声探头或者目标部件的高度，重复步骤1)-步骤4)。