一种超声相控阵回波信号接收系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超声相控阵回波信号接收系统及方法。所述超声相控阵回波信号接收系统包括：探头连接器、高压发送器/接收器开关、32通道模拟前端AFE、FPGA数据处理及控制中心、DDR3内存模组以及辅助控制模块；其中，所述探头连接器用于与128通道超声相控阵阵列探头连接；输出端与高压发送器/接收器开关输入端连接；高压发送器/接收器开关的输出端与32通道模拟前端AFE的输入端连接；所述32通道模拟前端AFE的输出端与FPGA数据处理及控制中心的输入端连接；32通道模拟前端AFE与DDR3内存模组连接；辅助控制模块分别与高压发送器/接收器开关、32通道模拟前端AFE以及FPGA数据处理及控制中心连接。本申请的超声相控阵回波信号接收系统测试过程快速、结果可靠等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种超声相控阵回波信号接收系统及方法
本专利技术涉及超声波无损检测
，特别是涉及一种超声相控阵回波信号接收系统以及回波信号接收系统接收128通道超声相控阵回波信号的方法。
技术介绍
随着科技的飞速发展，超声检测不断地被赋予新活力，其研究领域和应用场合也在不断地扩展。其中，超声相控阵检测已成为超声检测技术的研究热点之一。超声相控阵无损检测技术是近年来发展起来的一种新型超声无损检测技术，具有诸多优点，诸如：采用电子扫描方式对工件进行扫查，大大提高了检测效率；利用可控的合成波阵面可适应复杂几何形状工件的检测；通过控制合成声束在空间中的焦点位置，可在大范围内实现较高的检测分辨力。在超声相控阵无损检测过程中，为了实时精确地获得元件缺陷的成像结果，需要对超声相控阵的回波信号进行快速、准确地接收。目前在超声相控阵回波信号接收方面，常采用基于模拟加数字电路的部分数字化方法，因而造成了接收电路结构复杂、相应设备庞大不易便携、信号抗干扰能力差及系统升级换代困难等缺陷。同时由于模拟电路的使用，也使得相控阵回波信号接收系统的相关模块难以实现动态灵活配置。此外，目前的超声相控阵回波信号接收系统的信号处理速度、信号接收精度及数据带宽普遍较低。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超声相控阵回波信号接收系统来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供一种超声相控阵回波信号接收系统，所述超声相控阵回波信号接收系统基于FPGA实现，通过PCIE通讯方式与上位机进行通讯；所述超声相控阵回波信号接收系统包括：探头连接器、高压发送器/接收器开关、32通道模拟前端AFE、FPGA数据处理及控制中心、DDR3内存模组以及辅助控制模块；其中，所述探头连接器的输入端用于与128通道超声相控阵阵列探头连接；所述探头连接器的输出端与所述高压发送器/接收器开关的输入端连接；所述高压发送器/接收器开关的输出端与所述32通道模拟前端AFE的输入端连接；所述32通道模拟前端AFE的输出端与所述FPGA数据处理及控制中心的输入端连接；所述FPGA数据处理及控制中心与DDR3内存模组连接；所述辅助控制模块分别与所述高压发送器/接收器开关、32通道模拟前端AFE以及FPGA数据处理及控制中心连接。优选地，所述超声相控阵回波信号接收系统进一步包括时钟分配器，所述时钟分配器的输出端与所述32通道模拟前端AFE连接，所述时钟分配器的输入端与所述辅助控制模块连接。优选地，所述超声相控阵回波信号接收系统进一步包括衰减增益控制模块，所述衰减增益控制模块的输出端与所述32通道模拟前端AFE连接，所述衰减增益控制模块的输入端与所述辅助控制模块连接。优选地，所述超声相控阵回波信号接收系统包括第一时钟晶振以及第二时钟晶振；所述第一时钟晶振与所述FPGA数据处理及控制中心连接；所述第二时钟晶振与所述时钟分配器连接。优选地，所述FPGA数据处理及控制中心包括：串转并模块、数据缓冲存储模块、PCIE通讯模块、控制模块和用户参数配置模块；其中，所述串转并模块的输入端与所述32通道模拟前端AFE连接，所述串转并模块的输出端与所述数据缓存模块的输入端连接；所述数据缓冲存储模块分别与DDR3内存模组以及所述PCIE通讯模块连接；所述控制模块分别与所述数据缓冲存储模块以及PCIE通讯模块连接；所述用户参数配置模块分别与所述PCIE通讯模块以及所述辅助控制模块连接。优选地，所述的辅助控制模块基于CPLD实现，所述辅助控制模块包括：时钟控制、AFE控制模块、衰减增益控制单元、高压T/R切换开关控制模块及旋转编码器解码模块；其中，所述时钟控制与所述时钟分配器连接；所述AFE控制模块与所述32通道模拟前端AFE连接；所述衰减增益控制单元与所述衰减增益控制模块连接；所述高压T/R切换开关控制模块与所述高压发送器/接收器开关连接；所述旋转编码器解码模块用于与所述128通道超声相控阵阵列探头中的旋转编码器连接。本申请还提供了一种回波信号接收系统接收128通道超声相控阵回波信号的方法，所述回波信号接收系统接收128通道超声相控阵回波信号的方法包括如下步骤：步骤1：将探头连接器与128通道超声相控阵阵列探头连接，将128通道超声相控阵阵列探头的128个回波信号引入到接收系统中；步骤2：通过高压发送器/接收器开关进行128通道选32通道的功能；步骤3：使32通道模拟前端AFE对选中的32通道低压回波信号进行低噪声放大、程控放大、抗混叠滤波及模数转换处理，最终将32路模拟信号转换为FPGA可接受的32路数字信号；步骤4：通过FPGA数据处理及控制中心完成LVDS信号串转并、数据缓冲存储、PCIE通讯、逻辑控制功能；并通过DDR3内存模组对原始数据进行缓存；步骤5：接到上位机传送原始数据的指令后，存储在DDR3内存模组中的原始数据经FPGA的PCIE传输模块传送给上位机。本申请的超声相控阵回波信号接收系统为全数字式构造，并具有测试过程快速、结果可靠、设计灵活方便、数据采集频率高、数据缓冲存储空间大、数据传输率高等优点。附图说明图1是本申请第一实施例的超声相控阵回波信号接收系统的系统示意图。附图标记：具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。图1是本申请第一实施例的超声相控阵回波信号接收系统的系统示意图。如图1所示的超声相控阵回波信号接收系统基于FPGA实现，通过PCIE通讯方式与上位机进行通讯；所述超声相控阵回波信号接收系统包括：探头连接器1、高压发送器/接收器开关2、32通道模拟前端AFE3、FPGA数据处理及控制中心4、DDR3内存模组5以及辅助控制模块6；其中，探头连接器1的输入端用于与128通道超声相控阵阵列探头连接；探头连接器1的输出端与所述高压发送器/接收器开关2的输入端连接；所述高压发送器/接收器开关2的输出端与所述32通道模拟前端AFE3的输入端连接；32通道模拟前端AFE3的输出端与FPGA数据处理及控制中心4的输入端连接；FPGA数据处理及控制中心4与DDR3内存模组5连接；辅助控制模块6分别与所述高压发送器/接收器开关2、32通道模拟前端AFE3以及FPGA数据处理及控制中心4连接。参见图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声相控阵回波信号接收系统，其特征在于，所述超声相控阵回波信号接收系统通过PCIE通讯方式与上位机进行通讯；所述超声相控阵回波信号接收系统包括：探头连接器(1)、高压发送器/接收器开关(2)、32通道模拟前端AFE(3)、FPGA数据处理及控制中心(4)、DDR3内存模组(5)以及辅助控制模块(6)；其中，所述探头连接器(1)的输入端用于与128通道超声相控阵阵列探头连接；所述探头连接器(1)的输出端与所述高压发送器/接收器开关(2)的输入端连接；所述高压发送器/接收器开关(2)的输出端与所述32通道模拟前端AFE(3)的输入端连接；所述32通道模拟前端AFE(3)的输出端与所述FPGA数据处理及控制中心(4)的输入端连接；所述FPGA数据处理及控制中心(4)与DDR3内存模组(5)连接；所述辅助控制模块(6)分别与所述高压发送器/接收器开关(2)、32通道模拟前端AFE(3)以及FPGA数据处理及控制中心(4)连接。

【技术特征摘要】
1.一种超声相控阵回波信号接收系统，其特征在于，所述超声相控阵回波信号接收系统通过PCIE通讯方式与上位机进行通讯；所述超声相控阵回波信号接收系统包括：探头连接器(1)、高压发送器/接收器开关(2)、32通道模拟前端AFE(3)、FPGA数据处理及控制中心(4)、DDR3内存模组(5)以及辅助控制模块(6)；其中，所述探头连接器(1)的输入端用于与128通道超声相控阵阵列探头连接；所述探头连接器(1)的输出端与所述高压发送器/接收器开关(2)的输入端连接；所述高压发送器/接收器开关(2)的输出端与所述32通道模拟前端AFE(3)的输入端连接；所述32通道模拟前端AFE(3)的输出端与所述FPGA数据处理及控制中心(4)的输入端连接；所述FPGA数据处理及控制中心(4)与DDR3内存模组(5)连接；所述辅助控制模块(6)分别与所述高压发送器/接收器开关(2)、32通道模拟前端AFE(3)以及FPGA数据处理及控制中心(4)连接。2.如权利要求1所述的超声相控阵回波信号接收系统，其特征在于，所述超声相控阵回波信号接收系统进一步包括时钟分配器(10)，所述时钟分配器的输出端与所述32通道模拟前端AFE(3)连接，所述时钟分配器(10)的输入端与所述辅助控制模块(6)连接。3.如权利要求1所述的超声相控阵回波信号接收系统，其特征在于，所述超声相控阵回波信号接收系统进一步包括衰减增益控制模块(11)，所述衰减增益控制模块(11)的输出端与所述32通道模拟前端AFE(3)连接，所述衰减增益控制模块(11)的输入端与所述辅助控制模块(6)连接。4.如权利要求2所述的超声相控阵回波信号接收系统，其特征在于，所述超声相控阵回波信号接收系统包括第一时钟晶振以及第二时钟晶振；所述第一时钟晶振与所述FPGA数据处理及控制中心(4)连接；所述第二时钟晶振与所述时钟分配器(10)连接。5.如权利要求1所述的超声相控阵回波信号接收系统，其特征在于，所述FPGA数据处理及控制中心(4)包括：串转并模块(41)、数据缓冲存储模块(43)、PCIE通讯模块(44)、控制模块(42)和用户参数配置模块(45)；其中，所述串转并...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁小凤，肖迎春，李闵行，康卫平，陈以方，王倩，白玮，郭佳，
申请(专利权)人：中国飞机强度研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61