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1、换能器接口rrni 摇手柄透射式超声成像实验实验目的】1、了解透射式超声成像的原理。2、掌握透射式超声成像仪的测量方法。3、以实际目标样品为例，通过实际操作，达到一定的测量训练。【实验仪器】FB219型超声成像实验仪，圆形旋转储水槽，换能器两个，A/D采集卡。【实验原理】 利用图像重建技术，在计算机的辅助下得到一个二维的断面参数分布图像。超声 CT 系统由两个相对的超声换能器来完成超声波的发收工作。换能器被安装在一个旋转架上， 采集各个角度下边缘位置，实验过程中由计算机自动生成数据文件，最后由成像程序调用 此数据文件生成图像，就可以得到被探测对象各断面的图像。实验装置主要由以下部分组成:石计算
2、机接口刻度尺换能器支架旋转水槽 物体 托盘图1（1）实验水槽，如图 1： 图中的托盘上放置被测物体。支架上设有传动装置，通过摇手柄的转动可带动滑杆移动， 两个换能器固定在滑杆上，并保持正面相对，由换能器接出的信号线与超声波测试仪的脉 冲收发端相接，换能器的位置通过转换电路形成电压信号，送入计算机实时处理图像。（2）超声成像实验仪超声成像实验仪是整个 CT 实验的基础，它通过发射电路以及接收电路与换能器（即 石英晶振片）相连。由于石英晶体表面的压电效应，使得它可以把机械波与振荡电路所产 生的连续脉冲进行转换。在发射端，电路中的高频方波连续地通过晶体，由于逆压电效应， 晶体表面也就相应的产生机械振
3、动，于是带动空气或水也随之振动，形成了超声波；在接 收端，由压电效应把机械振动波转换成电信号。由于换能器的优良性质，它所发出的超声 波非常窄，使得其精度可达到毫米级。（3）数据采集系统数据采集系统用计算机中的A/D卡完成自动数据采集。（4）分压电路 在实验中，我们需要换能器在电压跃变时的位置信息，这就需要把位置信息转换成可供计 算机处理的电信号。我们采用一个专门的同步机构，使滑块与分压电路相连，滑块移动时， 相对应的分压比也同步变化，从而获得与位置相对应的电压信号。当滑杆行进过程中，发 生跃变时，计算机采集此位置处对应的电压信号，然后由定标程序将电压转换为位置。（5）放大电路由于换能器接收的信
4、号较小，所以需要有接口电路进行处理，将采集到信号进行放大 整形处理，再送入计算机。通过这种方法可以提高单位距离的分辨率，并提高电路的相对 稳定性。【实验内容】1、位置定标。对换能器的行程位置进行标定，按软件的提示，移动换能器。在不同 的位置有相应的定标电压输出，在计算机上可观察到“定标数据拟合图”。2、扫描。转动储水槽，使物体转动一个选定的角度，移动换能器，这时对物体进行 超声波扫描，一个来回之后，计算机获得相应的扫描信息。通过多组扫描获得选定物体的 扫描数据文件并存储。3、成像。由软件对获得的扫描信息进行处理，生成物体的断面图像，这一工作是在 计算机软件的帮助下完成的。【实验步骤】1、实验连
5、线。按图 1 所示进行接线，将超声成像实验仪的传感器与两换能器之间连 通并连接标尺分压端；A/D采集卡的一端接标定电压，有红色标记一端接信号放大输出。2、将被测物体置于圆筒托盘上，并确保在整个实验过程中不被移动。打开超声层析 成像实验的计算机辅助软件。4、单击“开始实验”按钮5、单击“定标”按钮6、按软件下行的提示将标尺移到指定位置处，单击“确定”按钮7、单击“下一步”按钮，并重复步骤 68、单击“确定”按钮.；完成定标。把换能器移回0mm处。9、观察“定标数据拟合图”。若“定标数据拟合图”的线性特征明确，则单击“扫描”按钮；否则重复步骤 410、在弹出的“接收换能器最大值调节”对话框中，单击
6、“开始读数”。调节换能器 的方向，使两个换能器端面保持平行。然后调节实验仪的输出频率为850千赫兹左右，再 细调超声成像实验仪的“输出幅度”旋钮，使软件读数窗口显示的电压值在6.08.0V范 围，再细调频率，使这个电压值为最大。注意：该电压值不可高于8.0V，如高于8V,则 调节“输出幅度”旋钮，使该电压减小，并保持在6.08.0V范围。11、停止读数，进而确定低点和高点的阈值（或单击“默认”按钮）12、单击“模式”按钮，在弹出的“模式选择”对话框中输入转盘每次转动的角度（必 须能够被180度整除，示值越小分辩率越高，但时间就越长，反之就越短），单击“确定” 按钮。13、单击“开始扫描”按钮，
7、按提示转动转盘至指定角度，在单击“确定”按钮后匀 速转动滑杆一个来回，若采样成功则会显示“本步骤完成”，并显示 4 次采集数据；单击 “确定”按钮；计算机自动按平均值存储数据库；14、重复步骤 1315、单击“确定”按钮，单击“成像”按钮 16、利用右上角的“保存图像”按钮保存截面图或打印。【数据记录】自行设计表格记录数据（可参考附录表格）。附：数据记录（数据记录的是在各个角度下物体边缘的位置信息）角度（度）跃变位置1跃变位置2跃变位置2Z跃变位置10.0 13.92 4.26 6.01 15.436.013.974.376.2115.5012.014.244.446.2015.5118.01
8、4.234.496.3315.6324.014.204.536.4815.6930.014.294.576.5215.7736.014.464.686.4915.8242.014.344.726.5215.8648.014.584.806.6415.8854.014.464.846.5215.9860.014.624.846.7116.0066.014.694.926.7116.0472.014.504.966.9016.1278.014.625.006.9116.1684.014.625.006.8716.1390.014.585.006.8716.1796.014.695.006.7516
9、.16102.014.585.006.9116.14108.014.695.006.8016.13114.014.464.976.8716.13120.014.464.926.9116.05126.014.464.846.9116.04132.014.464.806.7116.01138.014.464.806.6415.97144.014.354.726.6015.89150.014.354.616.6015.82156.014.294.576.3315.75162.014.284.566.2115.67168.014.114.456.4115.55174.013.934.416.2115.50数据送计算机处理后，程序运行结果如下图（圆柱体的截面成像图）
