超声波声呐装置的多通道驱动系统和多通道驱动方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一超声波声呐装置的多通道驱动系统和多通道驱动方法，其中所述多通道驱动系统包括加载值获取单元、计数器控制单元、电平翻转单元和驱动单元。所述加载值获取单元被配置为获取K个延迟加载值和一串P、N加载值数组，所述计数器控制单元被配置为根据所述延迟加载值控制延迟计数器阵列的工作状态和根据一串P、N加载值数组控制波形计数器阵列的工作状态，所述电平翻转单元被配置为在适当时机翻转所述波形计数器阵列的P计数器输出方波P(X)电平和翻转所述波形计数器阵列的N计数器输出方波N(X)电平，所述驱动单元被配置为将被使能输出的输出方波P(X)和N(X)输出至所述超声波声呐装置，以驱动所述超声波声呐装置工作。作。作。

【技术实现步骤摘要】
超声波声呐装置的多通道驱动系统和多通道驱动方法


[0001]本专利技术涉及声呐装置的驱动领域，特别涉及一超声波声呐装置的多通道驱动系统和多通道驱动方法。

技术介绍

[0002]超声波声呐装置通过发射超声信号、接收并处理目标物反射回波的方式得到所关心的目标距离、材质、形状、运动速度等信息。为了获得更高的处理分辨率以及更远的作用距离，超声波系统往往采用多个发射换能器基元组成发射阵列，每个发射换能器基元发射相同波形的信号，但相互之间存在设计好的延迟，参考附图1示出的超声波声呐装置的相控发射示意图，这些延迟将导致所有的发射换能器基元发射信号在空间上相互干涉，从而让能量集中于某个特定方向，即实现相控发射。
[0003]线性调频信号由于可实现较大的时间带宽乘积，能够同时获得较高回波能量以及时间分辨率，在超声波声呐装置中被广泛应用。线性调频信号属于幅度恒定信号，可以用一对PWM方波驱动非线性功率放大电路来实现，该对PWM方波由两路“0”、“1”高低电平组成，参考附图2示出的用一对P/N PWM方波驱动发射线性调频信号的示意图。但是，一方面，目前多通道线性调频信号PWM驱动信号一般在FPGA内，通过硬件逻辑可编程语言生成，而DSP或ARM处理器的管脚有限且编程复杂，导致其只能够在通道数少的情况下使用，另一方面，FPGA内的多通道线性调频信号PWM驱动信号的生成方案为预存
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读取模式，即，在FPGA内部ROM预存若干PWM波形，在后续根据发射需要选择其中一种波形所在地址并依次读出“0”、“1”数据，将其输出到管脚上来驱动功率放大电路，这导致驱动灵活度降低，无法满足需要。因此，如何灵活地驱动超声波声呐装置是本专利技术的专利技术人致力于解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的在于提供一超声波声呐装置的多通道驱动系统和多通道驱动方法，其中所述多通道驱动系统能够灵活地驱动超声波声呐装置。
[0005]本专利技术的一个目的在于提供一超声波声呐装置的多通道驱动系统和多通道驱动方法，其中所述多通道驱动系统的加载值获取单元能够根据被输入的相控角度参数和波形参数实时地获取K个延迟加载值和一串P、N加载值数组，计数器控制单元能够根据所述延迟加载值控制延迟计数器阵列的工作状态和根据一串P、N加载值数组控制波形计数器阵列的工作状态，电平翻转单元能够在适当时机翻转所述波形计数器阵列的P计数器输出方波P(X)电平和翻转N计数器输出方波N(X)电平，驱动单元将使能输出的输出方波P(X)和N(X)输出至所述超声波声呐装置，如此所述多通道驱动系统允许波形参数实时可调、各通道延迟实时可调，从而灵活地驱动所述超声波声呐装置。
[0006]本专利技术的一个目的在于提供一超声波声呐装置的多通道驱动系统和多通道驱动方法，其中所述多通道驱动系统不需要预存PWM波形即可灵活地驱动所述超声波声呐装置，并且所述多通道驱动系统允许PWM占空比实时可调，如此节约逻辑资源和内部BRAM空间。
[0007]本专利技术的一个目的在于提供一超声波声呐装置的多通道驱动系统和多通道驱动方法，其中在一Ping信号触发所述延时计数器阵列的延时计数器开始计数的Ts时间内，所述多通道驱动系统阻止新的所述Ping信号触发所述延迟计数器，如此所述多通道驱动系统强制保证两个所述Ping信号触发所述延迟计数器之间的时间间隔大于死区时间Ts，即，所述多通道驱动系统提供发射间隔限制功能，以保护发射电路，避免发射频率过高而导致发射电路受热损坏。
[0008]依本专利技术的一个方面，本专利技术提供一超声波声呐装置的多通道驱动系统，其包括：
[0009]一加载值获取单元，其中所述加载值获取单元被配置为获取K个延迟加载值和一串P、N加载值数组；
[0010]一计数器控制单元，其中所述计数器控制单元被配置为根据所述加载值获取单元获取的所述延迟加载值控制一延迟计数器阵列的工作状态和根据所述加载值获取单元获取的一串P、N加载值数组控制一波形计数器阵列的工作状态；
[0011]一电平翻转单元，其中所述电平翻转单元被配置为在适当时机翻转所述波形计数器阵列的一P计数器输出方波P(X)电平和翻转所述波形计数器阵列的一N计数器输出方波N(X)电平；以及
[0012]一驱动单元，其中所述驱动单元被配置为将被使能输出的输出方波P(X)和N(X)输出至所述超声波声呐装置，以驱动所述超声波声呐装置工作。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述计数器控制单元包括一延迟计数器控制模块、一触发模块和一波形计数器控制模块，所述延迟计数器控制模块和所述波形计数器控制模块分别被可通信地连接于所述触发模块，其中所述触发模块被配置为根据所述延迟计数器控制模块的工作状态控制所述波形计数器控制模块的工作状态。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，在所述延迟计数器控制模块控制所述延时计数器阵列的一延时计数器的计数值归0时，所述触发模块触发所述波形计算器控制模块，以允许所述波形计数器控制模块控制与所述延迟计数器对应同一个发射通道的所述P计数器和所述N计数器工作。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，所述加载值获取单元包括一延迟加载值获取模块和一波形加载值获取模块，所述延迟加载值获取模块被配置为根据一相控角度获取所述延迟加载值，所述波形加载值获取模块被配置为根据一波形参数获取一串P、N加载值数组。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，所述延迟加载值获取模块进一步包括一延迟获取子模块和一延迟加载值获取子模块，其中所述延迟获取子模块根据所述相控角度参数获取相邻所述发射通道的延迟，所述延迟加载值获取子模块根据相邻所述发射通道的延迟获取延迟加载值D1、D2
……
DK。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，如果所述相控角度参数大于0，则所述延迟加载值获取子模块根据相邻所述发射通道的延迟获取的延迟加载值D1、D2……
D
K
作为K个所述延迟加载值，如果所述相控角度参数小于0，则所述延迟加载值获取子模块根据相邻所述发射通道的延迟获取的延迟加载值D1、D2……
D
K
在被首尾翻转后作为K个所述延迟加载值。
[0018]根据本专利技术的一个实施例，所述波形加载值获取模块进一步包括一线性调频信号获取子模块、一门限值获取子模块、一PWM方波获取子模块以及一波形加载值获取子模块，其中所述线性调频信号获取子模块根据所述波形参数的线性调频信号中心频率获取实际
要发射的线性调频信号，所述门限值获取子模块根据所述波形参数的占空比获取门限值，所述PWM方波获取子模块根据门限值二值化x(t)的方式获取一P(t)波形和一N(t)波形，所述波形加载值获取子模块根据所述P(t)波形将其每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值P1、P2……
P
M
，和根据所述N(t)波形将其每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值N1、N2……
N
M
。
[0019]依本专利技术的另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超声波声呐装置的多通道驱动系统，其特征在于，包括：一加载值获取单元，其中所述加载值获取单元被配置为获取K个延迟加载值和一串P、N加载值数组；一计数器控制单元，其中所述计数器控制单元被配置为根据所述加载值获取单元获取的所述延迟加载值控制一延迟计数器阵列的工作状态和根据所述加载值获取单元获取的一串P、N加载值数组控制一波形计数器阵列的工作状态；一电平翻转单元，其中所述电平翻转单元被配置为在适当时机翻转所述波形计数器阵列的一P计数器输出方波P(X)电平和翻转所述波形计数器阵列的一N计数器输出方波N(X)电平；以及一驱动单元，其中所述驱动单元被配置为将被使能输出的输出方波P(X)和N(X)输出至所述超声波声呐装置，以驱动所述超声波声呐装置工作。2.根据权利要求1所述的多通道驱动系统，其中所述计数器控制单元包括一延迟计数器控制模块、一触发模块和一波形计数器控制模块，所述延迟计数器控制模块和所述波形计数器控制模块分别被可通信地连接于所述触发模块，其中所述触发模块被配置为根据所述延迟计数器控制模块的工作状态控制所述波形计数器控制模块的工作状态。3.根据权利要求2所述的多通道驱动系统，其中在所述延迟计数器控制模块控制所述延时计数器阵列的一延时计数器的计数值归0时，所述触发模块触发所述波形计算器控制模块，以允许所述波形计数器控制模块控制与所述延迟计数器对应同一个发射通道的所述P计数器和所述N计数器工作。4.根据权利要求3所述的多通道驱动系统，其中所述加载值获取单元包括一延迟加载值获取模块和一波形加载值获取模块，所述延迟加载值获取模块被配置为根据一相控角度获取所述延迟加载值，所述波形加载值获取模块被配置为根据一波形参数获取一串P、N加载值数组。5.根据权利要求4所述的多通道驱动系统，其中所述延迟加载值获取模块进一步包括一延迟获取子模块和一延迟加载值获取子模块，其中所述延迟获取子模块根据所述相控角度参数获取相邻所述发射通道的延迟，所述延迟加载值获取子模块根据相邻所述发射通道的延迟获取延迟加载值D1、D2……
D
K
。6.根据权利要求5所述的多通道驱动系统，其中如果所述相控角度参数大于0，则所述延迟加载值获取子模块根据相邻所述发射通道的延迟获取的延迟加载值D1、D2……
D
K
作为K个所述延迟加载值，如果所述相控角度参数小于0，则所述延迟加载值获取子模块根据相邻所述发射通道的延迟获取的延迟加载值D1、D2……
D
K
在被首尾翻转后作为K个所述延迟加载值。7.根据权利要求4所述的多通道驱动系统，其中所述波形加载值获取模块进一步包括一线性调频信号获取子模块、一门限值获取子模块、一PWM方波获取子模块以及一波形加载值获取子模块，其中所述线性调频信号获取子模块根据所述波形参数的线性调频信号中心频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙锋，何春良，金丽玲，
申请(专利权)人：云南保利天同水下装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：