一种热超声信号处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种热超声信号处理装置。触发模块、数模转换器、门控及比较器模块、模数转换器、SD卡模块、通信模块和触摸显示模块分别与微控制器连接，微控制器用于控制触发模块输出的矩形单脉冲、数模转换器产生的数模转换、门控及比较器模块的门控信号、模数转换器的模数转换、SD卡模块的存储、通信模块的通信以及触摸显示模块显示的信息；触发模块、数模转换器、门控及比较器模块和模数转换器分别与超声收发模块连接；门控及比较器模块分别与数模转换器和模数转换器连接。采用本发明专利技术的装置能够降低数据量，提高测量结果的精度。

A Thermoacoustic Signal Processing Device

The invention discloses a thermosonic signal processing device. Trigger module, DAC, gated and comparator module, ADC, SD card module, communication module and touch display module are connected with microcontroller respectively. MCU is used to control rectangular single pulse output of trigger module, DAC generated by DAC, gated signal of gated and comparator module, analog-to-digital conversion of ADC, memory of SD card module. The communication between storage module and communication module and the information displayed by touch display module; the trigger module, DAC, gated and comparator module and analog-to-digital converter module are connected with ultrasonic transceiver module respectively; the gated and comparator module are connected with DAC and ADC respectively. The device of the invention can reduce the amount of data and improve the accuracy of measurement results.

【技术实现步骤摘要】
一种热超声信号处理装置
本专利技术涉及热超声信号处理领域，特别是涉及一种热超声信号处理装置。
技术介绍
利用超声波的温度-时移关系，实现测温，测熔点等，这种方法具有原位测量和测量温度高等优点，应用范围广。在超声测温、测熔点的过程中，工况温度变化范围较大，当从常温到2000℃变化时，温度—幅值特性不可忽视，即波导的吸声率会随温度升高而增大，导致回波能量(主要表现为回波幅值)会随温度升高而降低，而超声接收电路中的热噪声会随温度升高而增大，即信噪比会随温度升高而降低，对回波数据处理十分不利。目前，利用上位机通过复杂的算法对回波信号进行处理，包括滤波降噪、奇异点去除、特征值信号提取和温度及熔点计算等，一个测量点从采集、存储、上传到上位机信号处理，至少需要10ms，导致系统结构庞大，功耗也大，不利于系统小型化和手持式设计。还有一种是在整个测量过程中，选用固定式比较器基准电压，实现硬件测量时差，但实际的回波幅值随温度变化而变化，采用固定式比较器基准电压会降低测量精度，从而降低测量结果的可信度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种热超声信号处理装置，能够降低数据量，提高测量结果的精度。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种热超声信号处理装置，包括：微控制器、触发模块、数模转换器、门控及比较器模块、模数转换器、SD卡模块、通信模块、触摸显示模块和超声收发模块，所述触发模块、所述数模转换器、所述门控及比较器模块、所述模数转换器、所述SD卡模块、所述通信模块和触摸显示模块分别与所述微控制器连接，所述微控制器用于控制所述触发模块输出的矩形单脉冲、所述数模转换器产生的数模转换、所述门控及比较器模块的门控信号、所述模数转换器的模数转换、所述SD卡模块的存储、所述通信模块的通信以及所述触摸显示模块显示的信息；所述触发模块、所述数模转换器、所述门控及比较器模块和所述模数转换器分别与所述超声收发模块连接，所述触发模块产生触发脉冲，并作用于与所述超声收发模块，产生超声；所述数模转换器，对所述超声收发模块接收的超声回波进行增益调节；所述门控及比较器模块，对所述超声收发模块接收的超声回波进行抑制、选通和整形；所述模数转换器对所述超声收发模块接收的超声回波进行模数转换，实现数字量化；所述门控及比较器模块分别与所述数模转换器和所述模数转换器连接。可选的，所述门控及比较器模块包括门控模块和比较器模块，所述门控模块分别与所述比较器模块、所述模数转换器、所述超声收发模块和所述微控制器连接；所述比较器模块分别与所述数模转换器和所述微控制器连接。可选的，所述微控制器采用现场可编程门阵列FPGA。可选的，所述数模转换器采用多通道数模转换器。可选的，所述比较器模块包括槽波比较器和端头波比较器。可选的，所述模数转换器采用多通道模数转换器。可选的，所述门控模块采用多通道门控组合。可选的，所述模数转换器还包括峰保电路，所述峰保电路用于对槽波的最大幅值和端头波的最大幅值进行转换。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术的热超声信号处理装置能够完全脱离上位机而独立工作，可实现只存储、上传有效的回波数据、时差数据和温度数据，数据量大大降低，有效数据率大大提高。即使工况温度变化大，采用动态调整比较器基准电压，使基准电压自动跟踪回波幅值，也能保证测量结果的可靠性和真实性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术热超声信号处理装置组成结构图；图2为本专利技术门控及比较器模块电路原理图；图3为本专利技术门控及比较器时序示意图；图4为本专利技术热超声信号处理硬件装置软件流程示意图。具体实施方式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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。本专利技术的目的是提供一种热超声信号处理装置，能够降低数据量，提高测量结果的精度。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术热超声信号处理装置组成结构图。如图1所示，一种热超声信号处理装置，包括：微控制器1、触发模块2、数模转换器3、比较器模块4、门控模块5、模数转换器6、SD卡模块7、通信模块8和触摸显示模块9和超声收发模块10，所述门控及比较器模块包括门控模块5和比较器模块4，所述触发模块2、所述数模转换器3、所述比较器模块4、所述门控模块5、所述模数转换器6、所述SD卡模块7、所述通信模块8和触摸显示模块9分别与所述微控制器1连接，所述微控制器1用于控制所述触发模块2输出的矩形单脉冲、所述数模转换器3产生的数模转换、所述门控及比较器模块的门控信号、所述模数转换器6的模数转换、所述SD卡模块7的存储、所述通信模块8的通信以及所述触摸显示模块9显示的信息；所述触发模块2、所述数模转换器3、所述门控及比较器模块和所述模数转换器6分别与所述超声收发模块10连接；所述触发模块2产生触发脉冲，并作用于与所述超声收发模块10，产生超声；所述数模转换器3，实现对所述超声收发模块10接收的超声回波进行增益调节；所述门控及比较器模块，对所述超声收发模块10接收的超声回波进行抑制、选通和整形；所述模数转换器6对所述超声收发模块10接收的超声回波进行模数转换，实现数字量化；所述门控及比较器模块分别与所述数模转换器3和所述模数转换器6连接。所述门控模块5分别与所述比较器模块4、所述模数转换器6、所述超声收发模块10和所述微控制器1连接；所述比较器模块4分别与所述数模转换器3和所述微控制器1连接。所述微控制器1采用现场可编程门阵列FPGA，还可选用DSP、CPLD和ARM9系列、ARM11系列、STM32系列等嵌入式系统。所述触发模块2，输出频率和占空比可调的矩形单脉冲，可以是单通道、双通道也可以是多通道，触发频率最高可达20kHz，触发周期50μs，系统响应时间50μs(在两次触发之间，所述微控制器1完成所有的回波数据处理)。所述数模转换器3采用多通道数模转换器，一方面提供超声收发模块10回波信号的增益程控信号(至少包含一路增益程控信号，具体通道数取决于超声收发模块10中的接收通道数)，增益程控信号用来实现回波信号的程控放大；另一方面提供比较器模块5的基准电压信号(至少包含两路，一路用于槽波通道，另一路用于端头波通道，以便后续分别得到槽波脉冲和端头波脉冲)。所述比较器模块4为多路比较器组合，可选用双路高速比较器TLV3502，至少包含两路比较器：槽波比较器和端头波比较器。图2为本专利技术门控及比较器模块电路原理图，Vi为回波信号，MK1为槽波门控信号，Vref1为槽波比较器基准电压，Vref1>0，槽波比较器AR1实现同相端槽波，与反相端Vref1比较，产生槽波脉冲CP1；MK2为端头波门控信号，Vref2为端头波比较器基准电压，Vref2&g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热超声信号处理装置，其特征在于，包括：微控制器、触发模块、数模转换器、门控及比较器模块、模数转换器、SD卡模块、通信模块、触摸显示模块和超声收发模块，所述触发模块、所述数模转换器、所述门控及比较器模块、所述模数转换器、所述SD卡模块、所述通信模块和触摸显示模块分别与所述微控制器连接，所述微控制器用于控制所述触发模块输出的矩形单脉冲、所述数模转换器产生的数模转换、所述门控及比较器模块的门控信号、所述模数转换器的模数转换、所述SD卡模块的存储、所述通信模块的通信以及所述触摸显示模块显示的信息；所述触发模块、所述数模转换器、所述门控及比较器模块和所述模数转换器分别与所述超声收发模块连接，所述触发模块产生触发脉冲，并作用于所述超声收发模块，产生超声；所述数模转换器，对所述超声收发模块接收的超声回波进行增益调节；所述门控及比较器模块，对所述超声收发模块接收的超声回波进行抑制、选通和整形；所述模数转换器对所述超声收发模块接收的超声回波进行模数转换，实现数字量化；所述门控及比较器模块分别与所述数模转换器和所述模数转换器连接。

【技术特征摘要】
1.一种热超声信号处理装置，其特征在于，包括：微控制器、触发模块、数模转换器、门控及比较器模块、模数转换器、SD卡模块、通信模块、触摸显示模块和超声收发模块，所述触发模块、所述数模转换器、所述门控及比较器模块、所述模数转换器、所述SD卡模块、所述通信模块和触摸显示模块分别与所述微控制器连接，所述微控制器用于控制所述触发模块输出的矩形单脉冲、所述数模转换器产生的数模转换、所述门控及比较器模块的门控信号、所述模数转换器的模数转换、所述SD卡模块的存储、所述通信模块的通信以及所述触摸显示模块显示的信息；所述触发模块、所述数模转换器、所述门控及比较器模块和所述模数转换器分别与所述超声收发模块连接，所述触发模块产生触发脉冲，并作用于所述超声收发模块，产生超声；所述数模转换器，对所述超声收发模块接收的超声回波进行增益调节；所述门控及比较器模块，对所述超声收发模块接收的超声回波进行抑制、选通和整形；所述模数转换器对所述超声收发模块接收的超声回波进行模数转换，实现数字量化；所述门控及比较器模块分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓慧，杨录，李文强，
申请(专利权)人：太原工业学院，中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14