[发明专利]一种多角度超声波监测固体缺陷的装置、系统和识别方法

权利要求书

1.一种多角度超声波监测固体缺陷的装置，其特征在于，包括油浸在安装底座上的旋转块B、油浸在所述旋转块B内部的旋转块A，所述安装底座上设置有第一步进电机，所述第一步进电机的输出轴与所述旋转块B连接，所述旋转块B上设置有第二步进电机，所述第二步进电机的输出轴与所述旋转块A连接，所述旋转块A上还设置有压电换能器，还包括有控制单元和无线通讯模块，所述控制单元分别与所述第一步进电机、第二步进电机和压电换能器连接，所述控制单元通过所述无线通讯模块与用户端连接。

2.根据权利要求1所述的一种多角度超声波监测固体缺陷的装置，其特征在于,所述旋转块A、所述旋转块B和所述安装底座均采用相同的固体材质制成，其中，所述旋转块A、所述旋转块B和所述安装底座之间填充有润滑油。

3.根据权利要求2所述的一种多角度超声波监测固体缺陷的装置，其特征在于，所述旋转块B的边缘设置有齿轮槽，所述第一步进电机的输出轴上设置有传动齿轮，所述传动齿轮与所述齿轮槽啮合。

4.根据权利要求3所述的一种多角度超声波监测固体缺陷的装置，其特征在于，所述第一步进电机上设置有第一角度编码器，所述第二步进电机设置有第二角度编码器，所述第一角度编码器获取所述旋转块B的旋转角度数据，所述第二角度编码器获取所述旋转块A的旋转角度数据，所述第一角度编码器和所述第二角度编码器均与所述控制单元连接，所述控制单元包括有分别与激励电路和采集电路连接的单片机，所述激励电路与所述采集电路均与所述压电换能器连接，所述采集电路包括有放大电路和AD采集电路，所述单片机通过AD采集电路与所述放大电路连接，所述放大电路与所述压电换能器连接。

5.根据权利要求1所述的一种多角度超声波监测固体缺陷的装置，其特征在于，所述安装底座上设置有环状磁铁，所述安装底座通过所述环状磁铁与待检测固体连接。

6.根据权利要求5所述的一种多角度超声波监测固体缺陷的装置，其特征在于，所述安装底座通过粘附环氧树脂胶与待监测固体连接。

7.一种多角度超声波监测固体缺陷的系统，其特征在于，包括有旋转机构、连接模块和用户处理端；

所述旋转机构上包括有压电超声波换能器、步进电机和角度编码器，所述连接模块包括有激励源电路、步进驱动电路、无线通讯模块和信号采集电路，所述用户处理端包括有无线接收模块和超声波数据分析系统；

用户在所述用户处理端输入指令，通过连接模块中的激励源电路和所述步进驱动电路驱动所述旋转机构上的步进电机工作，所述压电超声波换能器通过对待监测固体上进行超声波扫描，并将扫描后的超声波数据经由所述连接模块发送至所述用户处理端，通过超声波数据分析系统得到待监测固体上裂纹缺陷的位置信息。

8.一种多角度超声波监测固体缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤:

步骤1：在待监测固体上放置有旋转机构，用户通过在用户处理端上输入启动信号，所述用户处理端通过无线模块发送出指令给单片机；

步骤2：所述单片机控制所述旋转机构转动，所述单片机上的激励源电路驱动所述压电超声换能器工作，所述旋转机构上的压电超声换能器在转动的同时进行超声波的发射和超声波的回波采集；

步骤3：所述单片机上的信号采集电路接收超声波的回波信号并通过无线通讯模块发送至用户处理端，用户处理端通过对超声波分析系统进行处理，通过对超声波回波信号实现缺陷的三维还原，通过三维还原图得到缺陷的大小和位置数据，并启动缺陷预警系统。

9.根据权利要求8所述的一种多角度超声波监测固体缺陷的方法，其特征在于，根据步骤2中，所述单片机上还连接有角度信号读取电路、步进电机驱动电路和温度采集电路，所述旋转机构上的步进电机的输出端上设置有角度编码器，所述角度编码器与所述角度信号读取电路连接，所述步进电机驱动电路与所述步进电机连接并驱动所述步进电机工作，所述温度采集电路采集所述压电超声换能器上的温度值，所述单片机通过与无线通讯模块连接与用户处理端无线连接。

10.根据权利要求8所述的一种多角度超声波监测固体缺陷的方法，其特征在于，所述步骤2中，所述旋转机构包括有X轴转动机构和Z轴转动机构，所述X轴转动机构以X轴为旋转中心进行转动，所述Z轴转动机构以Z轴为旋转中心进行转动，所述压电超声换能器位于所述X轴转动机构上，所述压电超声换能器通过所述旋转机构在待监测固体上形成半球形的扫描区间。