全自動3D超聲掃場系統(tǒng)
介紹
BRC8091全自動3D超聲掃場系統(tǒng)是超聲場研究的必備設(shè)備，主要應(yīng)用于超聲場的分布式測量，包括聲場（超聲）定位、焦點定位與測試、聲場（超聲）校準(zhǔn)、聲超控技術(shù)、人工結(jié)構(gòu)聲場研究、超聲造影成像技術(shù)研究、超聲力學(xué)效應(yīng)研究、壓力映射測量、波束分析、聲輻射力研究等應(yīng)用。系統(tǒng)包含高精度三維掃描運動控制系統(tǒng)、高速示波器采集卡、針式水聽器及放大器、高性能處理器等硬件平臺，以及配套的運動控制軟件和數(shù)據(jù)后處理軟件，以保證高精度測量和測試結(jié)果的圖形化顯示，大大提升科研效率。
對于此款全自動3D超聲掃場系統(tǒng)，其成像過程主要分為以下四個階段：
1)超聲源激勵階段：此階段脈沖信號發(fā)生器經(jīng)功率放大器驅(qū)動實驗環(huán)境下的超聲探頭，使其發(fā)出超聲波激勵；
2)水聽器運動采集階段：此階段依托機械電氣結(jié)構(gòu)，主控系統(tǒng)控制水聽器運動實現(xiàn)三維掃場，同時配合同步觸發(fā)信號，控制激勵源與數(shù)據(jù)采集同步，進而獲取有效的實時數(shù)據(jù)；
3)電信號呈現(xiàn)階段：此階段根據(jù)采集獲取到的電壓數(shù)據(jù)進行強度呈現(xiàn)，主控系統(tǒng)為不同的電壓幅值渲染不同的顏色，可以直觀地觀測到電壓場的分布情況；
4)超聲成像階段：此階段主控系統(tǒng)利用實際獲取的電信號，結(jié)合傳感器的靈敏度系數(shù)進行計算、解析和成像，以達到符合國家標(biāo)準(zhǔn)的后處理參數(shù)的要求。
以下為超聲成像過程對應(yīng)的完整信號鏈路：
硬件系統(tǒng)
硬件系統(tǒng)即由硬件設(shè)備組成的實體運行系統(tǒng)，它具有存儲、運行、控制和管理等功能，它的作用是處理用戶的輸入和輸出信息，并且能夠處理各種計算、存儲和控制任務(wù)。
全自動3D超聲掃場系統(tǒng)配置三軸運動控制平臺，測試臺架、三部伺服電機及其驅(qū)動器、配套模組、水箱、針式水聽器及專用夾具，以及水平儀，以滿足測量要求所需的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)；另外配有高性能工控機，附有高速示波器采集卡和高精度運動控制卡，以實現(xiàn)高速采集和超聲掃場的運動控制。
軟件系統(tǒng)
軟件系統(tǒng)即由軟件組成的虛擬運行系統(tǒng)，它的作用是實現(xiàn)硬件系統(tǒng)的功能，它可以用來控制、管理和協(xié)調(diào)硬件系統(tǒng)中的每個部分，以及實現(xiàn)特定應(yīng)用程序在硬件系統(tǒng)中的運行。對于全自動3D超聲掃場系統(tǒng)而言，主要體現(xiàn)在其強大的運動控制和數(shù)據(jù)后處理軟件，以下對這兩套軟件分別進行講解：
1) 三維掃場運動控制軟件
三維掃場運動控制軟件是用于聲場3D掃面系統(tǒng)的人機交互界面，主要完成運動控制、信號采集以及數(shù)據(jù)保存等功能，與工控機、三維運動平臺配合完成所需的測試功能，是整個系統(tǒng)的重要組成部分。本軟件界面功能清晰，易于操作。
該運動控制軟件主要用于獨立運動控制、三維掃場軌跡控制和測試波形以及測試結(jié)果實時顯示和測試數(shù)據(jù)保存。關(guān)鍵功能如下表：
關(guān)鍵功能 | 模式 |
運動功能 | 獨立運動控制 運動穩(wěn)定時長控制 |
點設(shè)置 | 自動歸零 |
數(shù)據(jù) | 支持多種掃描模式數(shù)據(jù) |
以下三維掃場運動控制軟件的操作展示：
2) 數(shù)據(jù)后處理軟件
數(shù)據(jù)后處理軟件是用于對掃場生成的數(shù)據(jù)進行處理和分析，主要集中于對原始電信號和聲學(xué)信號的計算，致力于業(yè)內(nèi)較為關(guān)注的參數(shù)、圖表、3D圖像呈現(xiàn)及算法實現(xiàn)。擁有較為強大的數(shù)據(jù)處理分析能力和展示功能，界面整潔，防呆性強且易于操作。
該軟件主要對電壓（采集到的原始電信號）和聲壓（根據(jù)靈敏度等參數(shù)轉(zhuǎn)換而來）的關(guān)鍵參數(shù)進行說明和解析。如下表：
關(guān)鍵功能 | 參數(shù)/模式 （GB/T 16540-1996） |
電壓參數(shù)計算 | 正峰值電壓 負峰值電壓 峰值電壓 均方根電壓 脈沖持續(xù)時間 電壓平方和 帶寬 |
頻譜分析 | 頻譜振幅分析 帶寬分析(dBV) 頻譜相位分析(弧度rad) |
聲壓參數(shù)計算 | 正峰值聲壓Pc(壓縮聲壓) 負峰值聲壓Pr(稀疏聲壓) 工作頻率AWF 聲功率Power 聲束中心 聲束面積 脈沖平均聲強Ipa 時間平均聲強Ita 空間峰值脈沖平均聲強Isppa 空間峰值時間平均聲強Ispta 空間平均時間峰值聲強Isatp 空間平均脈沖平均聲強Isapa 空間平均時間平均聲強Isata |
聲束輪廓 | 2D Map 3D強度圖 等高線圖表達 |
參數(shù)顯示 | 電壓/聲壓參數(shù) |
格式 | 線性/對數(shù) |
色譜 | 全色譜、紅藍色譜、紅色、綠色、藍色、灰度 |
數(shù)據(jù) | 支持多種掃描模式數(shù)據(jù) 圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)出 數(shù)據(jù)快捷導(dǎo)出 |
以下數(shù)據(jù)后處理軟件的數(shù)據(jù)加載：
以下數(shù)據(jù)后處理軟件的數(shù)據(jù)分析：
總結(jié)
此款全自動3D超聲掃場系統(tǒng)支持聲場（超聲）定位、測試和校準(zhǔn)，適用于聲超控技術(shù)、超聲造影成像技術(shù)和人工結(jié)構(gòu)聲場技術(shù)等多種超聲場分布式場景，為科學(xué)基礎(chǔ)研究的垂直化場景和細分化領(lǐng)域提供高效的科研工具。同時，此系統(tǒng)亦將開放云接口，支持鏈接博銳創(chuàng)的云平臺，輕松實現(xiàn)無縫上云、遠程實驗和維護，進一步實現(xiàn)數(shù)據(jù)的深度挖掘，提高用戶的投入產(chǎn)出比。
|
|
