一种便携式通用多通道超声波检测模块制造技术

本发明专利技术公开了一种便携式通用多通道超声波检测模块，其特征在于：包含FPGA、多路选通开关、MOS驱动电路、高压MOS管、过压隔离保护、前置放大器、接收通道选择、带通滤波、电压控制增益放大器、模拟数字转换器、DAC电压和USB3.0芯片，FPGA通过USB3.0芯片与上位机连接，FPGA、多路选通开关、MOS驱动电路、高压MOS管、过压隔离保护、前置放大器、接受通道选择、带通滤波、电压控制增益放大器、模拟数字转换器依次串联，DAC电压分别与FPGA和电压控制增益放大器连接，接受通道选择的控制端与FPGA连接，过压隔离保护与探头连接。本发明专利技术跨平台兼容并且高度集成化，实现了多通道及多模块扩展。

A portable universal multi-channel ultrasonic inspection module

The invention discloses a portable multi-channel ultrasonic detection module, which is characterized in that: contains FPGA, multiplexers, MOS drive circuit, high voltage, overvoltage protection, isolation of MOS tube receiving channel selection, pre amplifier, band-pass filter, voltage controlled gain amplifier, analog to digital converter, the voltage of DAC and USB3.0 FPGA chip, connected by USB3.0 chip and PC, FPGA, multiplexers, MOS drive circuit, high voltage, overvoltage protection, isolation MOS preamplifier, receiving channel selection, band-pass filter, voltage controlled analog digital converter in series amplifier, benefit increase, DAC and FPGA are respectively connected with the voltage voltage controlled gain amplifier the receiving end is connected with the FPGA control, channel selection, overvoltage protection and isolation probe connection. The invention is cross platform compatible and highly integrated, and realizes multi-channel and multi module expansion.

【技术实现步骤摘要】
一种便携式通用多通道超声波检测模块
本专利技术公开了一种超声波检测模块，特别是一种便携式通用多通道超声波检测模块。
技术介绍
目前，国内外各类超声波多通道检测仪器都是以一体机的形式存在，也有厂家生产多通道超声检测板卡，但是市面上所有的多通道超声板卡用的通讯接口都是PCI-E接口，在实际使用过程中也必须安装到仪器主机内。对于探伤现场而言，因为现场探伤环境和探伤对象不一致，对于多通道数的需求也不一致。在通道数需求比较多的时候，往往一台多通道仪器预留的通道数并不能应对灵活多变的探伤场景。多台仪器又会造成成本的大幅上升。并且现场机器发生故障后，我们发现大量的故障表现为，模拟收发和数据采集出现错误，而仪器主机界面正常运行。对于这样故障的检修维修依然是整机返厂拆卸维修，极容易造成探伤工期的延误。采用的PCIE接口的超声板卡的安装和拆卸也需要打开机壳，并不能成为便携式外设，也不能做到即插即用。另一方面，为了适应客户的使用习惯，超声波探伤仪器必须实现在各类操作系统中的应用。操作系统的不同，导致选取的核心处理的平台不一样，比如X86平台，X64平台，ARM平台，手机客户端。灵活多变的平台需求下，一体机的设计和传统的PCI-E接口的超声板卡显然已经不能适应快速开发需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种便携式通用多通道超声波检测模块。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种便携式通用多通道超声波检测模块，其特征在于：包含FPGA、多路选通开关、MOS驱动电路、高压MOS管、过压隔离保护、前置放大器、接收通道选择、带通滤波、电压控制增益放大器、模拟数字转换器、DAC电压和USB3.0芯片，FPGA通过USB3.0芯片与上位机连接，FPGA、多路选通开关、MOS驱动电路、高压MOS管、过压隔离保护、前置放大器、接受通道选择、带通滤波、电压控制增益放大器、模拟数字转换器依次串联，DAC电压分别与FPGA和电压控制增益放大器连接，接受通道选择的控制端与FPGA连接，过压隔离保护与探头连接。进一步地，所述多路选通开关和MOS驱动电路包含3选8译码器U6和MOS管驱动芯片U3、U30、U40、U41，3选8译码器U6的1、2、3、6脚与FPGA连接，3选8译码器U6的4、5、8脚接地，3选8译码器U6的14、15脚分别连接MOS管驱动芯片U3的4脚和2脚，3选8译码器U6的12、13脚分别连接MOS管驱动芯片U30的4脚和2脚，3选8译码器U6的10、11脚分别连接MOS管驱动芯片U40的4脚和2脚，3选8译码器U6的7、9脚分别连接MOS管驱动芯片U41的4脚和2脚，3选8译码器U3、U30、U40、U41的6脚均连接驱动电压VCC_MOS_DRV，3选8译码器U3、U30、U40、U41的3脚接地，3选8译码器U3、U30、U40、U41的5、7脚输出与高压MOS管连接。进一步地，所述MOS管驱动芯片型号为UCC27323DGN。进一步地，所述高压MOS管、过压隔离保护、前置放大器包含MOS管Q1、射频口P1、P2和两个前置放大芯片U1、U2，高压MOS管Q1的D极与二极管D3阳极、电阻R5一端、电容C1一端连接，二极管D3阴极和电阻R5另一端连接高压400V直流信号HV400,高压MOS管Q1的G极连接驱动信号MOS_TRIG,电容C1另一端与二极管D6阳极、二极管D4阴极连接，二极管D4阳极与共阳稳压二极管D5阳极连接，共阳稳压二极管D5阴极与电阻R9一端、射频口P1内芯、NULL电阻P3一端连接，MOS管Q1的S极、二极管D6阴极、电阻R9另一端和射频口P1、P2外芯接地，NULL电阻P3另一端与射频口P2内芯、电阻R4一端、电阻R11一端连接，电阻R4另一端与二极管D1阳极、二极管D2阴极、电阻R6一端、前置放大芯片U1的3脚连接，电阻R6另一端接地，电阻R1一端、二极管D1阴极、二极管D2阳极接地，电阻R1另一端和电阻R2一端与前置放大芯片U1的2脚连接，前置放大芯片U1的7脚和4脚分别连接直流电压VPA+5V和VPA-5V，电阻R2另一端连接前置放大芯片U1的1脚，前置放大芯片U1的6脚与电阻R3一端连接；电阻R11另一端与二极管D7阳极、二极管D8阴极、电阻R12一端、前置放大芯片U2的3脚连接，电阻R12另一端接地，电阻R7一端、二极管D7阴极、二极管D8阳极接地，电阻R7另一端和电阻R8一端与前置放大芯片U2的2脚连接，前置放大芯片U2的7脚和4脚分别连接直流电压VPA+5V和VPA-5V，电阻R8另一端连接前置放大芯片U2的1脚，前置放大芯片U2的6脚与电阻R10一端连接。进一步地，所述前置放大芯片U1、U2的芯片型号为AD8099。进一步地，所述接收通道选择采用16选1模拟开关芯片U9。进一步地，所述USB3.0芯片的所有数字接口与FPGA连接，数字接口包含13根通用输入输出接口、32根数据线、13根控制线、4根I2S信号线、4根UART线。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、跨平台兼容由于几乎所有的上位机平台都支持USB接口，不仅是PCX86平台或X64平台下开发上位机；而且嵌入式平台操作系统下也支持USB接口，比如WINCE，LINUX,ANDROID等。该检测模块已经在多个操作系统下实现了上位机应用。2、高度集成化采用当今国际先进和成熟的集成电路技术，如USB3.0、FPGA和高速缓存等技术，不仅大提高了仪器的技术性能、工作速度和稳定可靠性，还降低了功耗，减小了体积和重量。3、多通道及多模块扩展单模块自身支持8个物理通道的切换，由于采用了通用USB接口，在更多通道数的应用需求上，我们可以通过多模块并行接入上位机平台，实现更多通道的扩展，多模块并行采集数据的上位机应用已经得到实现。4、低噪声设计完善的电路设计，解决了噪声干扰问题，使仪器的灵敏度余量大增加。5、人工智能技术FPGA内置人工智能信号处理算法，实现仪器和探头检验自动化、波峰自动跟踪和缺陷位置、大小和当量自动转换。6、设计和制造模块化采用模块化设计，板卡的升级和生产方便、可靠。附图说明图1是本专利技术的一种便携式通用多通道超声波检测模块的模块连接图。图2是本专利技术的多路选通开关和MOS驱动电路的电路图。图3是本专利技术的高压MOS管、过压隔离保护、前置放大器的电路图。图4是本专利技术的接收通道选择的电路图。图5是本专利技术的USB3.0芯片的电路图。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。如图所示，本专利技术的一种便携式通用多通道超声波检测模块，包含FPGA、多路选通开关、MOS驱动电路、高压MOS管、过压隔离保护、前置放大器、接收通道选择、带通滤波、电压控制增益放大器、模拟数字转换器、DAC电压和USB3.0芯片，FPGA通过USB3.0芯片与上位机连接，FPGA、多路选通开关、MOS驱动电路、高压MOS管、过压隔离保护、前置放大器、接受通道选择、带通滤波、电压控制增益放大器、模拟数字转换器依次串联，DAC电压分别与FPGA和电压控制增益放大器连接，接受通道选择的控制端与FPGA连接，过压隔离保护与探头连接。本专利技术以Xilinx公司提供的超大规本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式通用多通道超声波检测模块，其特征在于：包含FPGA、多路选通开关、MOS驱动电路、高压MOS管、过压隔离保护、前置放大器、接收通道选择、带通滤波、电压控制增益放大器、模拟数字转换器、DAC电压和USB3.0芯片，FPGA通过USB3.0芯片与上位机连接，FPGA、多路选通开关、MOS驱动电路、高压MOS管、过压隔离保护、前置放大器、接受通道选择、带通滤波、电压控制增益放大器、模拟数字转换器依次串联，DAC电压分别与FPGA和电压控制增益放大器连接，接受通道选择的控制端与FPGA连接，过压隔离保护与探头连接。

【技术特征摘要】
1.一种便携式通用多通道超声波检测模块，其特征在于：包含FPGA、多路选通开关、MOS驱动电路、高压MOS管、过压隔离保护、前置放大器、接收通道选择、带通滤波、电压控制增益放大器、模拟数字转换器、DAC电压和USB3.0芯片，FPGA通过USB3.0芯片与上位机连接，FPGA、多路选通开关、MOS驱动电路、高压MOS管、过压隔离保护、前置放大器、接受通道选择、带通滤波、电压控制增益放大器、模拟数字转换器依次串联，DAC电压分别与FPGA和电压控制增益放大器连接，接受通道选择的控制端与FPGA连接，过压隔离保护与探头连接。2.按照权利要求1所述的一种便携式通用多通道超声波检测模块，其特征在于：所述多路选通开关和MOS驱动电路包含3选8译码器U6和MOS管驱动芯片U3、U30、U40、U41，3选8译码器U6的1、2、3、6脚与FPGA连接，3选8译码器U6的4、5、8脚接地，3选8译码器U6的14、15脚分别连接MOS管驱动芯片U3的4脚和2脚，3选8译码器U6的12、13脚分别连接MOS管驱动芯片U30的4脚和2脚，3选8译码器U6的10、11脚分别连接MOS管驱动芯片U40的4脚和2脚，3选8译码器U6的7、9脚分别连接MOS管驱动芯片U41的4脚和2脚，3选8译码器U3、U30、U40、U41的6脚均连接驱动电压VCC_MOS_DRV，3选8译码器U3、U30、U40、U41的3脚接地，3选8译码器U3、U30、U40、U41的5、7脚输出与高压MOS管连接。3.按照权利要求2所述的一种便携式通用多通道超声波检测模块，其特征在于：所述MOS管驱动芯片型号为UCC27323DGN。4.按照权利要求1所述的一种便携式通用多通道超声波检测模块，其特征在于：所述高压MOS管、过压隔离保护、前置放大器包含MOS管Q1、射频口P1、P2和两个前置放大芯片U1、U2，高压MOS管Q1的D极与二极管D3阳极、电阻R5一端、电容C1一端连接，二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智杰，宋伟，范祥祥，魏小兵，葛文建，马兵，
申请(专利权)人：南通友联数码技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32