一種柔性囊體的形變檢測裝置及浮空器的製作方法

2023-05-24 12:29:16 1

本實用新型屬於柔性囊體形變檢測領域，尤其涉及一種柔性囊體的形變檢測裝置及浮空器。

背景技術：

柔性囊體，如大型熱氣球、浮空器的副氣囊、橡膠救生艇等在交通運輸和救援領域得到廣泛應用。近幾年，隨著各種旅遊項目的不斷發展，熱氣球、浮空器運動也成為旅遊項目中的熱門運動之一。另外，隨著消防救援條件的不斷提高，橡膠救生艇等救援工具也成為眾多政府救援部門，在暴雨、洪澇天氣防洪救災的必備救援工具。柔性囊體的形變量直接關係到其使用性能，漏氣、充氣不足問題，會嚴重降低其使用的安全性。

然而，現有技術中並沒有一種能夠精確測量柔性囊體形變量且易於實現、成本較低的產品。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種柔性囊體的形變檢測裝置及浮空器，旨在解決現有技術中並沒有一種能夠精確測量柔性囊體形變量且易於實現、成本較低的產品的問題。

本實用新型是這樣實現的，一種柔性囊體的形變檢測裝置，所述形變檢測裝置包括所述形變檢測裝置包括超聲探頭模塊和形變檢測模塊；

所述超聲探頭模塊包括至少一個超聲探頭；

所述形變檢測模塊與所述超聲探頭模塊連接，通過所述超聲探頭模塊向所述柔性囊體發射超聲波並接收所述柔性囊體反射的超聲波，以檢測所述柔性囊體與所述超聲波探頭模塊之間的距離。

優選的，所述超聲探頭模塊包括至少一個超聲探頭，所述多個超聲探頭設置在一個凸面體或平面體上，所述凸面體或所述平面體與所述柔性囊體之間間隔一定距離設置，所述超聲探頭模塊正對所述柔性囊體的幾何中心。

優選的，所述超聲探頭模塊包括多個超聲探頭，所述多個超聲探頭在所述凸面體上排列成形狀規則的曲面或在所述平面體上排列成形狀規則的平面。

優選的，所述形變檢測模塊包括控制單元、超聲驅動單元、超聲波換能器和超聲接收單元；

所述控制單元、所述超聲驅動單元、所述超聲波換能器和所述超聲探頭模塊依次連接，所述超聲接收單元分別與所述超聲波換能器和所述控制單元連接；

所述控制單元向所述超聲驅動單元輸出預設頻率的脈衝信號；所述超聲驅動單元將所述預設頻率的脈衝信號處理為預設頻率的電壓信號；所述超聲波換能器將所述預設頻率的電壓信號轉換成預設頻率的超聲波，並通過所述超聲探頭模塊發射至所述柔性囊體；

所述超聲波換能器通過所述超聲探頭模塊接收所述柔性囊體反射的超聲波，並轉換為電壓信號後輸出給所述超聲接收單元；所述超聲接收單元將所述超聲波換能器輸出的電壓信號處理為脈衝信號後輸出給所述控制單元；所述控制單元對所述超聲接收單元輸出的脈衝信號進行計算，得到所述柔性囊體與所述超聲波探頭模塊之間距離。

優選的，所述形變檢測模塊還包括分別與所述控制單元和所述超聲接收單元連接，以對所述超聲接收單元輸出的脈衝信號進行存儲的緩存單元。

優選的，所述超聲驅動單元包括分別與所述控制單元和所述超聲波換能器連接，將所述預設頻率的脈衝信號放大處理為所述預設頻率的電壓信號的第一信號放大器。

優選的，所述超聲接收單元包括：

與所述超聲波換能器連接，對所述超聲波換能器輸出的電壓信號進行放大並輸出的第二信號放大器；以及

分別與所述第二信號放大器和所述控制單元連接，對所述第二信號放大器輸出的電壓信號進行比較後，輸出脈衝信號至所述控制單元的電壓比較器。

優選的，所述超聲接收單元還包括連接在所述超聲探頭模塊和所述第二信號放大器之間的濾波器本是實用新型還提供一種浮空器，包括上述的柔性囊體的形變檢測裝置。

優選的，所述柔性囊體為所述浮空器的副氣囊，所述形變檢測裝置正對所述副氣囊的底部中央設置。

本實用新型與現有技術相比，其有益效果在於：

通過向柔性囊體發射超聲波並接收柔性囊體反射的超聲波，以檢測柔性囊體與超聲波探頭模塊之間的距離，可根據所述距離的變化量來檢測柔性囊體的形變量，精確度高、易於實現且成本低廉。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的柔性囊體的形變檢測裝置的結構示意圖；

圖2是本實用新型實施例提供的柔性囊體的形變檢測裝置的基本結構框圖；

圖3是本實用新型實施例提供的柔性囊體的形變檢測裝置的具體結構框圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

如圖1所示，本實施例提供的柔性囊體的形變檢測裝置，其包括超聲探頭模塊10和形變檢測模塊20。

超聲探頭模塊10包括至少一個超聲探頭11，形變檢測模塊20與超聲探頭模塊10連接，通過超聲探頭模塊10向柔性囊體100發射超聲波並接收柔性囊體100反射的超聲波，以檢測柔性囊體100與超聲波探頭模塊10之間的距離。

在具體應用中，超聲探頭模塊可以包括一個或多個超聲探頭，一個或多個超聲探頭設置在一個凸面體或平面體上，凸面體或平面體與柔性囊體之間間隔一定距離設置。當超聲探頭模塊包括多個超聲探頭時，多個超聲探頭可以在凸面體上排列成形狀規則的曲面，或者平面體上排列成形狀規則的平面，超聲探頭模塊正對柔性囊體的幾何中心；當超聲探頭模塊包括一個超聲探頭時，該超聲探頭正對柔性囊體的幾何中心。

如圖1所示，本實施例中，形變檢測裝置設置在柔性囊體100的下部，超聲探頭模塊10設置在一個凸面體30上，凸面體30與所述柔性囊體100之間間隔一定距離設置、超聲波探頭模塊10正對柔性囊體100的幾何中心。多個超聲探頭11在凸面體30上排列成環形弧面。通過使超聲探頭模塊10設置在凸面體30上、正對柔性囊體100的幾何中心設置，可以使超聲探頭模塊10中多個超聲探頭11發射的超聲波能夠基本覆蓋柔性囊體100正對超聲探頭模塊10的一面，使柔性囊體的形變檢測更加精確。

在具體應用中，超聲探頭模塊10、形變檢測模塊20和凸面體30機械連接。

在具體應用中，形變檢測模塊控制超聲探頭模塊的多個超聲探頭向柔性囊體發射超聲波，並接收柔性囊體反射回來的超聲波，形變檢測模塊20根據發射和反射的超聲波，檢測柔性囊體和超聲探頭模塊之間的實際距離。計算檢測到的實際距離與標準距離之間的差值可以確定柔性囊體的形變程度，差值越大，則說明柔性囊體的形變越嚴重。

在具體應用中，當採用包括多個超聲探頭的超聲探頭模塊檢測柔性囊體的形變量時，首先要檢測柔性囊體充氣量正常時，柔性囊體與超聲探頭模塊之間的標準距離，得到與多個超聲探頭數量的對應的多個標準距離值，設定此時檢測到的多個標準距離值分別為A、B、C、D和E；在使用柔性氣囊的過程中，形變檢測模塊控制超聲探頭模塊檢測柔性囊體與超聲探頭模塊之間的實際距離，得到與多個超聲探頭數量的對應的多個實際距離值，設定此時檢測到的多個實際距離值分別為a、b、c、d和e；分別計算多個實際距離值與多個標準距離值之間的差值a-A、b-B、c-C、d-D和e-E，計算差值a-A、b-B、c-C、d-D和e-E的平均值，根據該平均值可以判斷柔性囊體100的整體形變量大小，平均值越大，形變量越大。根據不同差值的大小，還可以判斷柔性氣囊不同區域的形變量大小，例如，假設檢測到實際距離值a和標準距離值A的超聲探頭檢測的是柔性氣囊的X區域，則差值a-A的大小即反應了X區域的形變量大小，差值a-A越大，則X區域的形變量越大。

如圖2所示，在本實施例提供的柔性囊體的形變檢測裝置中，形變檢測模塊20包括控制單元21、超聲驅動單元22、超聲波換能器23、超聲接收單元24和緩存單元25。

控制單元21、超聲驅動單元22、超聲波換能器23和超聲探頭模塊10依次連接，超聲接收單元24分別與超聲波換能器23和緩存單元25連接，緩存單元25與控制單元21連接。

控制單元21向超聲驅動單元22輸出預設頻率的脈衝信號；超聲驅動單元22將預設頻率的脈衝信號處理為預設頻率的電壓信號；超聲波換能器23將預設頻率的電壓信號轉換成預設頻率的超聲波，並通過超聲探頭模塊10發射至柔性囊體100。

超聲波換能器23通過超聲探頭模塊10接收柔性囊體100反射的超聲波，並轉換為電壓信號後輸出給超聲接收單元24；超聲接收單元24將超聲波換能器23輸出的電壓信號處理為脈衝信號後輸出給緩存單元25進行緩存，控制單元21提取緩存單元25所存儲的超聲接收單元24輸出的脈衝信號並進行計算，得到柔性囊體與100超聲波探頭模塊10之間距離，並根據所述距離判斷柔性囊體與100的形變程度。

在具體應用中，控制單元21可通過控制其輸出的脈衝信號的頻率，來控制超聲探頭模塊10發射的超聲波的頻率，具體的頻率可由用戶根據具體需要通過控制單元21設置。

在一實施例中，控制單元21可以為單片機或控制器，形變檢測模塊20內的控制單元21、超聲驅動單元22、超聲波換能器23、超聲接收單元24和緩存單元25可以集成設置在一個規則形狀的盒體中。超聲驅動單元22為集成的超聲波換能器驅動電路；緩存單元25為硬碟等物理存儲磁碟或其他物理存儲介質。

在一實施例中，當控制單元21本身自帶存儲功能時，緩存單元25可以去掉，控制單元21直接與超聲接收單元24連接。

如圖3所示，本實施例是對圖2所示的形變檢測裝置的進一步細化，在本實施例中，超聲驅動單元22包括分別與控制單元21和超聲波換能器23連接，將所述預設頻率的脈衝信號放大處理為所述預設頻率的電壓信號的第一信號放大器221；

超聲接收單元24包括：

與超聲探頭模塊10連接的濾波器241。

與超聲波換能器23連接，對超聲波換能器23輸出的電壓信號進行放大並輸出的第二信號放大器242；以及

分別與第二信號放大器242和緩存單元25連接，對第二信號放大器242輸出的電壓信號進行比較後，輸出脈衝信號至緩存單元25的電壓比較器243。

在一實施例中，濾波器241可以去掉，超聲探頭模塊10直接與第二信號放大器242連接。

在另一實施例中，當控制單元21自帶存儲功能時，緩存單元25可以去掉，電壓比較器243直接與控制單元21連接。

本實施，通過對超聲探頭模塊發射和接收的超聲波進行濾波、放大和比較處理，可提高信號的準確性。

本實用新型實施例還提供一種浮空器，其包括上述的柔性囊體的形變檢測裝置。

在一實施例中，所述柔性囊體為所述浮空器的副氣囊，所述形變檢測裝置正對所述副氣囊的底部中央設置。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。