超聲層析成像傳感器裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發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量，特別是管道內流體、氣體的分布、流型等的檢測成像，屬于檢測領域。
【背景技術】
[0002]層析成像(Computed tomography)技術是指通過從物體外部檢測到的數據重建物體內部(橫斷面)信息的技術，也叫計算機輔助斷層成像技術。它是把不可分割的對象假想切成一系列的薄片，分別給存儲每一薄片上的物體圖像，然后再把該系列圖像疊加起來，從而得到物體內部圖像。它是一種由數據到圖像的重建技術，通過偽彩色圖像反映被測材料或制件的內部質量，定性、定量分析其缺陷，從而提高檢測的可靠性。層析成像技術創新了探測物體內部結構的檢測方式。當CT應用的能量波為超聲波(Ultrasonic)時，就稱為超聲層析成像(Ultrasonic-Computed Tomography)，簡稱UCT成像。早期研宄假設超聲波在物體內部以直線傳播，利用發射器到接收器之間的時間延遲或振幅衰減，重建物體內部的聲速、吸收特性等參數。
[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(幾何聲學理論)和衍射理論(波動聲學理論)兩種。透射型CT的超聲發射器和接收器位于被測介質的兩側，根據接收透射的超聲波來得到介質的分布信息，進而成像；反射型CT的超聲發射器和接收器都位于介質的同一側，通過接收反射的超聲回波信號進行圖像重組。
[0004]在掃描過程中，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形陣列均勻排布。
[0005]在早期的研宄中，對于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、對于不同尺寸的試件需要設計不同的UCT傳感器排布陣列。
【發明內容】
[0009]為了克服傳統UCT傳感器固定方式的局限性，本發明設計了一種可調的環形陣列式的UCT傳感器裝置，其特點是:
[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:有蝸輪齒和滑動通槽的傳動盤(1)，呈圓環狀，其中滑動通槽中插入傳動銷(3)，起傳動作用；有圓柱臺和滑槽并相互配合的左固定盤(7)和右固定盤(8)，呈帶耳的圓環狀，滑槽為傳動銷提供滑動路徑；有轉動把手的轉動蝸桿⑵和傳動盤⑴的蝸輪齒匹配，通過擰動傳動蝸桿⑵使傳動盤⑴相對固定盤轉動，使得傳動銷(3)在滑動通槽內滑動并在傳動盤上以左固定盤(7)的圓柱臺為軸心轉動；一對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)穿過并在其中滑動，傳感探頭插座用于插入超聲傳感探頭(14);有并有兩個圓孔的滑槽片(4)，兩個圓孔其中一個為定點孔和動點孔，其中定點孔套在固定盤的圓臺上作為定點，動點孔套在傳動銷上作為動點孔，通過傳動銷(3)的運動使得滑槽片(4)以動點孔為軸心轉動，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，通過使傳感探頭托螺釘(6)穿過該縫隙并擰入傳感探頭托(5)的螺紋孔來實現該定位。
[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，通過一對在傳感探頭托(5)滑動通槽內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，以此來實現該定向，以保證傳感探頭指向圓心。
[0015]以上所述的可調的環形陣列式的UCT傳感器裝置通過以下方式實現:
[0016]該裝置的設計由13種零件構成，分別是傳動盤(I)、傳動蝸桿(2)、傳動銷(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)、傳動銷(3)、彈性橡膠圈(13)和傳感探頭(14)這4種零件為標準件，而其它10種零件為自主設計的非標準件。以下為這14種零件的詳細介紹以及裝配說明:
[0017]一、零件介紹
[0018]1、傳動盤(I):傳動盤(I)是該裝置的核心部分，為一個厚度為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盤上打出若干貫通的滑槽(依據擬使用探頭的數量進行設計)，并以環形陣列均勻排布。圖1為使結構更加清晰以四個貫通滑槽為例進行發明裝置的說明。圖1.1中所示齒輪齒為蝸輪齒，與傳動蝸桿(2)上的螺旋齒相配合。
[0019]2、傳動蝸桿(2):傳動蝸桿(2)與傳動盤(I)上蝸輪齒是一對蝸輪蝸桿，蝸桿為主動件，蝸輪為從動件，運動由蝸桿帶動蝸輪，反向自鎖。傳動蝸桿(2)基本視圖如圖2.1所示渦輪桿(2) —端設計十字轉動把，棱邊部分均為倒圓角，防止劃手。
[0020]3、傳動銷(3):該零件為銷標準件，其長度為c+lOmm。傳動銷(3)的作用是作為傳動件，在傳動盤(I)的滑槽中運動，從而帶動滑槽片(4)運動。
[0021]4、滑槽片(4):該零件是一個薄金屬板件，作為傳感器探頭的基座部件，圖4中，a為定點孔，b為動點孔，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。滑槽片端上開有兩個直徑為P的通孔，分別為定點孔和動點孔。
[0022]5、傳感探頭托(5):該零件開了一個貫通的Ml螺紋孔和一條貫通的滑動槽，圖5中e為螺紋孔，f為滑動槽，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)上開有螺紋孔，而右固定盤上開有通孔，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，該部分為傳動機構的關鍵部分，圖7中y為圓臺，z為滑槽，其中圓臺為一個直徑為P高度比滑槽片(4)略厚的圓臺，與滑槽片(4)的固定孔同軸配合，作為滑槽片(4)的固定點。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的圓弧圍成圖形開成不貫通的滑槽，該滑槽為傳動銷(3)在固定盤上的運動滑槽。該圓柱與滑槽在左固定盤上以環形陣列均勻排布，環形陣列夾角參考傳動盤(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高度相同，作用在于使滑槽片(4)與轉動盤之間有一定間隙，使滑槽片能順利活動。在該零件中開有螺紋孔的固定柱為環形陣列排布，夕卜部的固定住環形陣列角為60°，內部的固定柱環形陣列角為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)是一對相互配合的零件，右固定盤
(8)在與左固定盤(7)相對應的位置上開有通孔，作為固定盤緊固螺釘的穿透孔。其特征視圖如圖8.1所示。
[0026]9、把手(9):該零件為一個桿件，用于拎提裝置，其基礎視圖如圖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?的桿部長度為j，k+j稍微小于C。