发射参考鉴相的超声波检测设备制造技术

本申请实施例涉及一种发射参考鉴相的超声波检测设备。本申请实施例的发射参考鉴相的超声波检测设备包括发射装置和接收装置，发射装置包括定时器、第一存储器、第二存储器、D/A转换电路、功率放大器和第一换能器，接收装置包括第二换能器、A/D转换电路、移位寄存器、乘法器、频谱变换器和判决器；发射装置发出包括第一检测波形和第二检测波形的检测信号，第一检测波形和第二检测波形的频率相同，相位不同；接收装置从检测信号的反射或透射信号中同时提取两段信号，并进行频谱变换，随后检测频谱信号中是否包含中心频率为2F的频谱分量。本申请实施例的发射参考鉴相的超声波检测设备可以比较准确地开展检测、判定超声波信号的回波的渡越时间。

【技术实现步骤摘要】
发射参考鉴相的超声波检测设备
本申请实施例涉及超声波测量
，特别是涉及一种发射参考鉴相的超声波检测设备。
技术介绍
超声波检测技术广泛应用于：工业、生产制造、医疗卫生、水域勘探、军事、土木建筑、智慧交通、智慧城市、人工智能、物联网等领域，并发挥重要作用。超声波检测技术能够在无损的情况下，对被测物表面、内部结构、包含物或缺陷实施检测，对人体内部情况进行检查，对水域进行勘测，对钢轨损耗缺陷进行检测，对发射源与被测目标之间的距离进行测定，以及对物与物之间实行传感、定位。现有超声波检测技术，通常基于“单波形”(脉冲、若干周期正弦波、频率随时间变化的正弦波等)或“调制波形”(AM、PM、ASK、FSK、PSK调制波形等)形式构建超声检测信号，通过检测超声检测信号的回波与本地参考信号的对比，实现对被测物的检测。由于超声波信号在传播过程中会受到距离、温度、噪声、干扰、多普勒频偏等因素影响，导致接收信号在波形形态及幅度等方面存在较大不可控失真及波动，与本地参考信号的相似度劣化，即便是采用复杂的信道估计手段，本地参考信号仍与接收信号存在明显不同，且本地参考信号不能及时响应信道的瞬时变化，因此对超声检测信号的回波检测精度较低，误差较大。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种发射参考鉴相的超声波检测设备，可以比较准确地开展检测，同时，比较准确地判断超声波信号的回波是否到达。本申请实施例提供了一种发射参考鉴相的超声波检测设备，包括发射装置和接收装置；所述发射装置包括定时器、第一存储器、第二存储器、D/A转换电路、功率放大器和第一换能器，所述接收装置包括第二换能器、A/D转换电路、移位寄存器、乘法器、频谱变换器和判决器；所述第一存储器中存储有第一检测波形的二进制比特量化数据，所述第二存储器中存储有第二检测波形的二进制比特量化数据，其中，所述第一检测波形和所述第二检测波形的频率F相同，持续时间同为T1，所述第一检测波形的相位与所述第二检测波形的相位不同；所述第一存储器接收所述定时器发送的第一使能信号，将存储的第一检测波形的二进制比特量化数据发送至所述D/A转换电路进行数模转换后输出至所述功率放大器，所述第二存储器接收所述定时器发送的第二使能信号，将存储的第二检测波形的二进制比特量化数据发送至所述D/A转换电路进行数模转换后输出至所述功率放大器，其中，所述第一检测波形和所述第二检测波形的频率F相同，相位不同，持续时间同为T1，所述定时器发出第一使能信号和第二使能信号之间的间隔时间为T2；所述功率放大器将所述第一检测波形和第二检测波形所形成的检测信号放大后，通过所述第一换能器输出至被测物；所述第二换能器接收所述检测信号的反射或透射信号，所述A/D转换电路对所述反射或透射信号进行模数转换后，获得待测电信号，并将所述待测电信号输出至移位寄存器；所述移位寄存器对所述基带解调信号进行移位寄存，并选取寄存地址为d～[(d+DT3)-1]、以及地址为[(d+DT3)+DT4]～{[(d+DT3)+DT4]+DT3-1}的两段信号进行提取，其中，d为第一位选取的寄存地址，DT3对应的时间长度为T3、DT4对应的时间长度为T4，提取完成后，所述移位寄存器进行平移步进为1的移位寄存操作，每平移一个步进即再次对当前寄存地址中的信号进行提取，直至平移量达到上限；所述乘法器对每组信号片段中的第一段信号和第二段信号相乘后，发送至所述频谱变换器进行频谱变换，获得第一频谱信号；所述判决器检测所述第一频谱信号中中心频率为2F的频谱分量。可选的，如果所述第一检测波形和所述第二检测波形之间的相位差不等于N*180°+90°，其中，N为整数，则所述判决器还用于检测所述第一频谱信号中的直流频谱分量。可选的，所述接收装置还包括计算器；所述判决器还检测中心频率为2F的频谱分量波形的宽度是否达到最小值，在达到最小值时，驱动所述计算器根据公式t＝τ/f+Δ计算所述待检测电信号中，第一检测波形和第二检测波形的反射或透射信号到达时间t，其中，f为AD采样频率、Δ为时间补偿值，τ为当前的平移量。可选的，所述移位寄存器包括多个触发器，触发器的位宽大于等于AD转换器输出的比特量化信号位宽，且所述多个触发器相互串联成移位寄存结构。可选的，所述多个触发器中，对应于寄存地址为d～[(d+DT3)-1]的部分触发器的输出端与所述乘法器的一端连接，对应于寄存地址为[(d+DT3)+DT4]～{[(d+DT3)+DT4]+DT3-1}的部分触发器的输出端与所述乘法器的另一端连接。可选的，所述接收装置还包括滤波放大电路，所述滤波放大电路的输入端与所述第二换能器的输出端连接，所述滤波放大电路的输出端与所述A/D转换电路的输入端连接。可选的，所述接收装置还包括第一缓存器和第二缓存器，所述第一缓存器用于存储所述移位寄存器所提取的地址为d～[(d+DT3)-1]的一段信号，所述第二缓存器用于存储所述移位寄存器所提取的地址为[(d+DT3)+DT4]～{[(d+DT3)+DT4]+DT3-1}的一段信号；对应于寄存地址为d～[(d+DT3)-1]的部分触发器的输出端通过所述第一缓存器与所述乘法器的一端连接，对应于寄存地址为[(d+DT3)+DT4]～{[(d+DT3)+DT4]+DT3-1}的部分触发器的输出端通过所述第二缓存器与所述乘法器的另一端连接。可选的，所述接收装置还包括第三存储器；所述第三存储器用于根据所述判决器的使能信号，存储第一缓存器中所提取的一段信号。可选的，所述接收装置还包括第四存储器；所述第四存储器用于根据所述判决器的使能信号，存储第二缓存器中所提取的一段信号。可选的，所述接收装置还包括第五存储器；所述第五存储器与所述计算器连接，用于存储所述计算器的计算结果。在本申请实施例中，发射装置通过发射分别作为检测波形和参考波形的第一检测波形和第二检测波形信号至被测物，由于第一检测波形和第二检测波形的频率相同但相位不同，且第一检测波形和第二检测波形转换为超声波信号后，经过相同的距离、温度、噪声、干扰、多普勒频偏等因素影响，其变化也趋于相同，因此，接收装置可以通过移位寄存器在反射或透射信号中同时提取多组指定时间长度和指定间隔的两段信号，且对该两段信号相乘后进行频谱变换，并检测频谱信号中的中心频率为2F的频谱分量，从而可以比较准确地判断超声波信号的回波是否到达。为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图说明图1为在一个示例性实施例中示出的本申请实施例发射参考鉴相的超声波检测设备的结构示意图；图2为在一个示例性实施例中示出的检测信号U和待检测电信号E的示意图；图3为在一个示例性实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发射参考鉴相超声波检测设备，其特征在于：/n包括发射装置和接收装置；所述发射装置包括定时器、第一存储器、第二存储器、D/A转换电路、功率放大器和第一换能器，所述接收装置包括第二换能器、A/D转换电路、移位寄存器、乘法器、频谱变换器和判决器；/n所述第一存储器中存储有第一检测波形的二进制比特量化数据，所述第二存储器中存储有第二检测波形的二进制比特量化数据，其中，所述第一检测波形和所述第二检测波形的频率F相同，持续时间同为T1，所述第一检测波形的相位与所述第二检测波形的相位不同；/n所述第一存储器接收所述定时器发送的第一使能信号，将存储的第一检测波形的二进制比特量化数据发送至所述D/A转换电路进行数模转换后输出至所述功率放大器，所述第二存储器接收所述定时器发送的第二使能信号，将存储的第二检测波形的二进制比特量化数据发送至所述D/A转换电路进行数模转换后输出至所述功率放大器，其中，所述第一检测波形和所述第二检测波形的频率F相同，相位不同，持续时间同为T1，所述定时器发出第一使能信号和第二使能信号之间的间隔时间为T2；/n所述功率放大器将所述第一检测波形和第二检测波形所形成的检测信号放大后，通过所述第一换能器输出至被测物；/n所述第二换能器接收所述检测信号的反射或透射信号，所述A/D转换电路对所述反射或透射信号进行模数转换后，获得待测电信号，并将所述待测电信号输出至移位寄存器；/n所述移位寄存器对基带解调信号进行移位寄存，并选取寄存地址为d～[(d+DT3)-1]、以及地址为[(d+DT3)+DT4]～{[(d+DT3)+DT4]+DT3-1}的两段信号进行提取，其中，d为第一位选取的寄存地址，DT3对应的时间长度为T3、DT4对应的时间长度为T4，提取完成后，所述移位寄存器进行平移步进为1的移位寄存操作，每平移一个步进即再次对当前寄存地址中的信号进行提取，直至平移量达到上限；/n所述乘法器对每组信号片段中的第一段信号和第二段信号相乘后，发送至所述频谱变换器进行频谱变换，获得第一频谱信号；/n所述判决器检测所述第一频谱信号中中心频率为2F的频谱分量。/n...

【技术特征摘要】
1.一种发射参考鉴相超声波检测设备，其特征在于：
包括发射装置和接收装置；所述发射装置包括定时器、第一存储器、第二存储器、D/A转换电路、功率放大器和第一换能器，所述接收装置包括第二换能器、A/D转换电路、移位寄存器、乘法器、频谱变换器和判决器；
所述第一存储器中存储有第一检测波形的二进制比特量化数据，所述第二存储器中存储有第二检测波形的二进制比特量化数据，其中，所述第一检测波形和所述第二检测波形的频率F相同，持续时间同为T1，所述第一检测波形的相位与所述第二检测波形的相位不同；
所述第一存储器接收所述定时器发送的第一使能信号，将存储的第一检测波形的二进制比特量化数据发送至所述D/A转换电路进行数模转换后输出至所述功率放大器，所述第二存储器接收所述定时器发送的第二使能信号，将存储的第二检测波形的二进制比特量化数据发送至所述D/A转换电路进行数模转换后输出至所述功率放大器，其中，所述第一检测波形和所述第二检测波形的频率F相同，相位不同，持续时间同为T1，所述定时器发出第一使能信号和第二使能信号之间的间隔时间为T2；
所述功率放大器将所述第一检测波形和第二检测波形所形成的检测信号放大后，通过所述第一换能器输出至被测物；
所述第二换能器接收所述检测信号的反射或透射信号，所述A/D转换电路对所述反射或透射信号进行模数转换后，获得待测电信号，并将所述待测电信号输出至移位寄存器；
所述移位寄存器对基带解调信号进行移位寄存，并选取寄存地址为d～[(d+DT3)-1]、以及地址为[(d+DT3)+DT4]～{[(d+DT3)+DT4]+DT3-1}的两段信号进行提取，其中，d为第一位选取的寄存地址，DT3对应的时间长度为T3、DT4对应的时间长度为T4，提取完成后，所述移位寄存器进行平移步进为1的移位寄存操作，每平移一个步进即再次对当前寄存地址中的信号进行提取，直至平移量达到上限；
所述乘法器对每组信号片段中的第一段信号和第二段信号相乘后，发送至所述频谱变换器进行频谱变换，获得第一频谱信号；
所述判决器检测所述第一频谱信号中中心频率为2F的频谱分量。


2.根据权利要求1所述的发射参考鉴相超声波检测设备，其特征在于：
如果所述第一检测波形和所述第二检测波形之间的相位差不等于N*180°+90°，其中，N为整数，则所述判决器还用于检测所述第一频谱信号中的直流频谱分量。


3.根据权利要求1所述的发射参考鉴相超声波检测设备，其特征在于：
所述接收装置还包括计算器；
所述判决器还检测中心频率为2F的频谱分量波形的宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明剑，李钦钦，刘慧君，刘耀东，张博扬，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44