基于柔性超声相控阵的牛科动物生长状况监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了基于柔性超声相控阵的牛科动物生长状况监测装置，所述装置包括若干个无线柔性超声相控阵检测端与一个数据处理中心；无线柔性超声相控阵检测端与数据处理中心之间通过无线网络及光纤通信网络进行网络连接和数据通信。无线柔性超声相控阵检测端完成相控超声信号的发射和接收；数据处理中心则根据各个无线柔性超声相控阵检测端的接收信号数据，完成检测参数计算、检测成像、综合分析的数据处理，通过超声相控阵与无线通信模块的集成而实现无线连接、低辐射、高精度的超声检测，同时适用于多种牛科动物、不同检测部位、多检测端的超声检测，具有方便、实用性与可扩展性强的优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及动物超声检测
，具体涉及运用柔性超声相控阵监测牛科动物生长情况的装置。
技术介绍
近年来，我国畜牧业持续、健康、稳步发展，已经成为我国农村经济的支柱产业，规模化、专业化、自动化、信息化是畜牧业未来发展的方向。随着生活水平以及对生活品质要求的不断提高，人们对畜禽产品的品质和安全性要求也越来越高。牛科动物生长状况信息的采集和分析是提高牛科动物养殖现代化水平、提高牛科动物产品的品质和安全性的重要手段和途径。通过监测牛科动物生长状况的变化情况可以对牛科动物的进食情况、饲养环境进行评测，根据生长状况的变化及时调整喂养形式及饲养环境，并为牛科动物品种刷选与品质鉴定提供准确的数据和依据。目前牛科动物生长状况主要根据牛科动物的生长期和饲养人员的个人经验来判断，具有一定的误判性和不确定性。通过无损检测技术实时监测牛科动物生长状况以及生长变化情况，如肉牛的脂肪与肌肉厚度、奶牛乳房的健康状况、母牛胎儿的发育情况等，可以针对牛科动物的健康状况、饲养环境和发育阶段做出较为准确的估计和分析，从而对牛科动物养殖及时采取各种应对的措施。由于具有检测速度快、分辨率高、方向性好、穿透能力强、成本低和无损伤等优点，超声无损检测技术在动物检测领域中得到 了广泛的应用。目前的动物超声检测设备一般为手持式、探头为刚性探头、使用电缆连接的超声检测仪。这类手持式超声检测仪在实际检测应用中存在着以下不足(I)由于硬件的局限，其计算能力、存储空间、运算速度和数据处理精度均较受限，需要对检测对象逐个检测，不适合大规模圈养式牛科养殖场长时间监测使用；(2)刚性超声探头往往由于与被检测牛科动物的检测表面接触不完全而造成耦合效果不好，同时刚性超声探头对被检测牛科动物检测表面的挤压也容易造成被检测牛科动物的抵触和反抗，导致检测数据不准确；(3)对于多探头超声检测装置，使用电缆有线连接的方式在检测过程中极不方便，多条电缆既增加了装置的重量也限制了各个电缆所连接探头的检测移动范围，降低了装置的灵活性和实用性。
技术实现思路
对目前技术所存在的上述不足，本技术提出基于柔性超声相控阵的牛科生长状况监测装置，该装置通过采用柔性超声换能器阵列实现超声探头的柔性化，通过超声相控阵与无线通信模块的集成而实现无线连接、低辐射、高精度的超声检测，同时适用于多种牛科动物、不同检测部位、多检测端的超声检测，具有方便、实用性与可扩展性强的优点。为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案基于柔性超声相控阵的牛科动物生长状况监测装置，包括若干个无线柔性超声相控阵检测端与一个数据处理中心；无线柔性超声相控阵检测端与数据处理中心之间通过无线网络及光纤通信网络进行网络连接和数据通信；无线柔性超声相控阵检测端完成相控超声信号的发射和接收；数据处理中心则根据各个无线柔性超声相控阵检测端的接收信号数据，完成检测参数计算、检测成像、综合分析的数据处理。 进一步的，所述数据处理中心包括数据处理服务器、数据存储服务器、多任务管理服务器、人机交互平台和通信模块；其中数据处理服务器、数据存储服务器、人机交互平台、通信模块分别与多任务管理服务器相连接；数据处理服务器与数据存储服务器相连接；所述数据处理服务器负责各个无线柔性超声相控阵检测端检测参数的计算以及各个无线柔性超声相控阵检测端发送过来数据的处理；数据存储服务器用于存储数据处理中心所接收的检测数据；所述人机交互平台用于人机交互中的检测参数输入与控制，以及检测处理结果的显示；所述通信模块用于数据处理中心与各个无线柔性超声相控阵检测端之间的网络连接及数据通信。进一步的，所述无线柔性超声相控阵检测端包括柔性探头模块、超声发射模块、超声接收模块、控制模块、输入模块和无线模块，其中柔性探头模块分别与超声发射模块、超声接收模块连接；控制模块分别与超声发射模块、超声接收模块、输入模块、无线模块连接；所述超声发射模块用于驱动柔性探头模块中的超声相控阵探头发射超声波；所述超声接收模块用于接收和处理回波信号；所述柔性探头模块用于声电信号的相互转换；所述输入模块用于牛科动物编号与无线柔性超声相控阵检测端控制命令的输入；所述无线模块用于无线柔性超声相控阵检测端与数据处理中心之间通信数据的收发；所述控制模块用于控制超声的发射与接收、柔性超声相控换能器阵列的收发切换、柔性探头模块中柔性超声相控阵探头各个阵元的收发延时以及无线模块数据的发送与接收。进一步的，所述柔性探头模块由柔性超声相控阵探头、多路开关、相控阵延时单元组成，其中柔性超声相控阵探头由多个柔性集成化超声换能器阵元排列而成，采用二维的面型排列结构，柔性超声相控阵探头中各阵元之间的相对位置是可调的；所述超声发射模块由顺次连接的发射控制单元、波形形成器、D/A转换器和功率放大器组成，其中超声波信号选用频率范围为f5MHz的超声脉冲串，其波形参数存储于波形形成器中；所述超声接收模块由顺序连接的程控放大器、A/D转换器和数字滤波器组成；所述控制模块由微处理器、延时控制单元、存储器和数据缓存单元组成，微处理器分别与延时控制单元、存储器和数据缓存单元连接；所述控制模块通过向无线模块发出指令，与数据处理中心进行网络连接与数据通信；在发射超声检测信号时，控制模块向发射控制单元发出控制指令，并通过延时控制单元设置相控阵延时单元中各个阵元通道的发射延时和发射相移，此时多路开关调整为打开发射的状态；在接收超声检测信号时，多路开关调整为打开接收的状态，控制模块通过延时控制单元设置相控阵延时单元中各个阵元通道的接收延时和接收相移。基于柔性超声相控阵的牛科动物生长状况监测方法，使用上述监测装置，其中，无线柔性超声相控阵检测端的工作流程包括以下步骤步骤11，确定无线柔性超声相控阵检测端柔性探头模块的超声发射中心频率、阵列形式和阵列大小；步骤12，输入监测的牛科动物编号，然后在检测对象表面涂上超声耦合剂，将无线柔性超声相控阵检测端的超声发射模块与监测对象表面充分接触，并将无线柔性超声相控阵检测端进行固定；步骤13，发射和接收超声相控阵检测信号，对柔性超声探头模块中各个阵元进行定位检测，然后将接收到的超声相控阵检测信号数据发送至数据处理中心；步骤14，根据接收到数据处理中心的检测参数发射超声信号，然后将接收到的超声相控阵检测回波信号数据发送至数据处理中心；步骤15，若收到数据处理中心调整参数的控制命令，则按照数据处理中心发送来的新的检测参数进行检测参数调整，重复步骤15 ;若收到数据处理中心检测完成的控制命令，无线柔性超声相控阵检测端进入休眠状态；步骤16，当收到数据处理中心启动检测任务的指令时，重新进入工作状态，返回步骤13 ；所述数据处理中心的工作流程包括以下步骤步骤21，选择需要检测的牛科动物编号与检测的内容，数据处理中心向需要启动检测的无线柔性超声相控阵检测端发送启动检测任务的指令；步骤22，接收到无线柔性超声相控阵检测端的连接请求时，根据无线柔性超声相控阵检测端的连接信息进行判断是否允许无线柔性超声相控阵检测端连接；若不允许连接，则向申请连接的无线柔性超声相控阵检测端发送拒绝连接的信息；若允许连接，则记录无线柔性超声相控阵检测端的连接信息，并建立与之对应的检测任务；步骤23，数据处理中心接收到无线柔性超声相控阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于柔性超声相控阵的牛科动物生长状况监测装置，其特征在于包括若干个无线柔性超声相控阵检测端与一个数据处理中心；无线柔性超声相控阵检测端与数据处理中心之间通过无线网络及光纤通信网络进行网络连接和数据通信；无线柔性超声相控阵检测端完成相控超声信号的发射和接收；数据处理中心则根据各个无线柔性超声相控阵检测端的接收信号数据，完成检测参数计算、检测成像、综合分析的数据处理。

【技术特征摘要】
1.基于柔性超声相控阵的牛科动物生长状况监测装置，其特征在于包括若干个无线柔性超声相控阵检测端与一个数据处理中心；无线柔性超声相控阵检测端与数据处理中心之间通过无线网络及光纤通信网络进行网络连接和数据通信；无线柔性超声相控阵检测端完成相控超声信号的发射和接收；数据处理中心则根据各个无线柔性超声相控阵检测端的接收信号数据，完成检测参数计算、检测成像、综合分析的数据处理。2.根据权利要求1所述的基于柔性超声相控阵的牛科动物生长状况监测装置，其特征在于所述数据处理中心包括数据处理服务器、数据存储服务器、多任务管理服务器、人机交互平台和通信模块；其中数据处理服务器、数据存储服务器、人机交互平台、通信模块分别与多任务管理服务器相连接；数据处理服务器与数据存储服务器相连接；所述数据处理服务器负责各个无线柔性超声相控阵检测端检测参数的计算以及各个无线柔性超声相控阵检测端发送过来数据的处理；数据存储服务器用于存储数据处理中心所接收的检测数据；所述人机交互平台用于人机交互中的检测参数输入与控制，以及检测处理结果的显示；所述通信模块用于数据处理中心与各个无线柔性超声相控阵检测端之间的网络连接及数据通信。3.根据权利要求1所述的基于柔性超声相控阵的牛科动物生长状况监测装置，其特征在于所述无线柔性超声相控阵检测端包括柔性探头模块、超声发射模块、超声接收模块、控制模块、输入模块和无线模块，其中柔性探头模块分别与超声发射模块、超声接收模块连接；控制模块分别与超声发射模块、超声接收模块、输入模块、无线模块连接；所述超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦岗，梁可尊，万吉娜，夏娇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：