專利名稱：一種組合調制超聲波脈沖收發方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及信息處理技術領域，特別涉及一種組合調制超聲波脈沖收發方法及裝置。
背景技術：
超聲波無損檢測設備廣泛用于各種工業行業的金屬和復合材料檢測。這些設備都包括了可以按照一定重復頻率發射超聲波脈沖和接收回波脈沖的能力。但是由于以前的檢測局限于對單個脈沖的回波的處理，沒有包含對多個脈沖的信號處理能力，因此不能對復雜的金屬件進行精細檢測，如厚度和形狀有變化的金屬和復合材料件，或者內部有復雜紋路的金屬和復合材料件。針對現有技術檢測僅局限于對單個脈沖的回波的處理，沒有包含對多個脈沖的信號處理能力，因此不能對復雜的金屬件進行精細檢測的問題，提出了一種組合調制超聲波脈沖收發方法及裝置是信息處理技術領域目前急待解決的問題之一。
發明內容
有鑒于此，本發明實施例提出了一種組合調制超聲波脈沖收發方法及裝置，通過依據需求設置激勵脈沖串參數，接著啟動脈沖發射器開始發射超聲波脈沖，然后接收并處理脈沖回波，最終將處理器將接受到的回波信號進行合成特征處理，并顯示處理結果，本方案在一個脈沖串內的若干個脈沖設置不同的脈沖寬度和脈沖間隔，采用脈寬調制和周期調整的組合調制方式，進而提高測量精度。為解決上述技術問題，本發明實施例的目的是通過以下技術方案實現的一種組合調制超聲波脈沖收發方法，包括步驟一、依據需求設置激勵脈沖串參數；步驟二、啟動脈沖發射器開始發射超聲波脈沖；步驟三、接收并處理脈沖回波；步驟四、處理器將接受到的回波信號進行合成特征處理，并顯示處理結果。優選的，上述步驟一中，參數包括但不限于脈沖個數、每個脈沖的寬度和每個脈沖間距時間。優選的，上述步驟一中，脈沖串由脈沖組成為基本單位組成。優選的，上述步驟一中，脈沖串的脈沖寬度度不同，脈沖間隔也不同。優選的，上述步驟三中，進一步包括由模擬數字轉化器接收脈沖回波信號。優選的，模擬數字轉化器會將回波信號轉換成數字信號傳輸給FPGA。優選的，FPGA處理回波的數字信號，將對數字信號進行濾波處理或者丟掉不需要的數據，并且將回波信號傳輸到處理器。優選的，上述步驟四中，進一步包括重復上述步驟二和步驟三，并且處理器會將接受到的回波信號進行合成特征處理，并顯示處理結果。
優選的，上述步驟一中，進一步包括對超聲波的激勵脈沖寬度調制，采用不同寬度的激勵脈沖，也即使用不同能量的激勵脈沖。優選的，上述步驟一中，進一步包括可以調整任意相鄰兩個激勵脈沖之間的時間間隔，使一串激勵脈沖具有相同或者不同的時間間隔。優選的，上述步驟一中，進一步包括通過對一串超聲波激勵脈沖的寬度和時間間隔組合調制，從而產生用戶所需要的回波信號。一種組合調制超聲波脈沖收發處理裝置，包括參數設置單元、發射單元、接收及處理單元以及合成單元，通過依據需求設置激勵脈沖串參數，接著啟動脈沖發射器開始發射超聲波脈沖，然后接收并處理脈沖回波，最終將處理器將接受到的回波信號進行合成特征處理，并顯示處理結果。優選的，上述參數設置單元用于依據需求設置激勵脈沖串參數。綜上所述，本發明提供了一種組合調制超聲波脈沖收發方法及裝置，通過依據需求設置激勵脈沖串參數，接著啟動脈沖發射器開始發射超聲波脈沖，然后接收并處理脈沖回波，最終將處理器將接受到的回波信號進行合成特征處理，并顯示處理結果，本方案在一個脈沖串內的若干個脈沖設置不同的脈沖寬度和脈沖間隔，采用脈寬調制和周期調整的組合調制方式，進而提高測量精度。
圖I為本發明一種組合調制超聲波脈沖收發方法流程圖；圖2為本發明實施例的裝置示意圖；圖3為本發明一具體實施例方法流程圖；圖4為本發明一具體實施例的實現結果示意圖。
具體實施例方式本發明實施例提供的一種組合調制超聲波脈沖收發方法及裝置，通過依據需求設置激勵脈沖串參數，接著啟動脈沖發射器開始發射超聲波脈沖，然后接收并處理脈沖回波， 最終將處理器將接受到的回波信號進行合成特征處理，并顯示處理結果，本方案在一個脈沖串內的若干個脈沖設置不同的脈沖寬度和脈沖間隔，采用脈寬調制和周期調整的組合調制方式，進而提高測量精度。為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面參照附圖并舉實施例，對本發明進一步詳細說明。本方案的主要思路為提供一種超聲波脈沖發射和回波接收方法，本方案不是以單個脈沖作為測量單位，而是以若干個脈沖組成的脈沖串作為一個整體進行測量。在一個脈沖串內的若干個脈沖可以具有不同的脈沖寬度和脈沖間隔，采用脈寬調制和周期調整的組合調制方式，以提高測量精度。可以使用為隨機碼調制等多種調制方法對脈沖串進行調制。傳統超聲波脈沖發生器采用的是脈沖寬度可調，比如20_500ns(納秒)可調。即第一個周期脈沖寬度為20ns和第二個周期脈沖寬度也是20ns，第N個周期脈沖也為20ns。 只有當用戶修改為IOOns時，所有的脈沖寬度都為IOOns (在脈沖重復頻率內)。如圖4所示pulserl所示脈沖寬度為20ns。產生的回波信號幅度沒有變化。脈沖寬度調制即用戶可以通過軟件設置第一個脈沖為20ns，延時一定時間后第二個脈沖寬度為200ns，再延時一定時間后第三個脈沖寬度為500ns。通過每個周期的脈沖寬度不同(供應探頭的能量不同)，使得探頭產生的回波與脈沖寬度調制產生對應關系。從而形成一組調制脈沖寬度的脈沖，此組脈沖產生幅值不同的回波信號。通過這種對應關系可以去掉不需要噪聲信號，從而降低噪聲影響。本發明實施例提供一種組合調制超聲波脈沖收發方法，如圖I所示，具體步驟包括步驟一、依據需求設置激勵脈沖串參數；具體而言，在本發明實施例中，首先裝入脈沖串信號描述文件，即通過對脈沖個數、每個脈沖的寬度和每個脈沖間距時間的描述，進而對激勵脈沖串參數進行設置。進一步的，具體而言是，開始以后用戶根據需求設置一串激勵脈沖的個數，每個激勵脈沖的寬度，相鄰激勵脈沖的間隔時間的描述，即需要多少個激勵脈沖，第一個激勵脈沖寬度為多少ns (納秒)，延時多少時間以后發射第二個激勵脈沖，第二個激勵脈沖寬度為多少等等，從而形成一組用戶所需的激勵脈沖串設置。步驟二、啟動脈沖發射器開始發射超聲波脈沖；具體而言，在本發明實施例中，接著啟動脈沖發射器開始發射第一個超聲波脈沖 (即通過FPGA的時鐘計數上升沿個數(或者下降沿個數)，從而確定第一個脈沖寬度需要經歷多少個時鐘周期的上升沿，在這些上升沿內使第一脈沖一直保持在高電平，計數完成以后再將脈沖變為低電平)。步驟三、接收并處理脈沖回波；具體而言，在本發明實施例中，是將第一個脈沖激勵探頭以后產生第一個回波信號開啟ADC(模擬數字轉化器)開始接收第一個脈沖回波的信號。ADC將回波信號轉換成數字信號傳輸給FPGA，FPGA開始處理第一個回波的數字信號(即對數字信號進行濾波處理或者丟掉不需要的數據等等)，并且將第一個回波信號傳輸到處理器。步驟四、處理器將接受到的回波信號進行合成特征處理，并顯示處理結果。具體而言，在本發明實施例中，將重復上述步驟二和步驟三，即接著發射第二個脈沖激勵信號，重復以上過程。直到發射，接收和處理第N個激勵脈沖以后，處理器將N個回波合成特征處理(由于受到不同寬度脈沖不同時間間隔的脈沖激勵，探頭將在不同的時間間隔產生信號幅值不同的回波信號，從而得到回波的特征，處理器將這些特征根據用戶需求完成處理比如去掉不需要的高頻噪聲信號等)，然后顯示處理結果。直到處理結束。圖3為本發明一具體實施例方法流程圖。開始以后用戶根據需求設置一串激勵脈沖的個數，每個激勵脈沖的寬度，相鄰激勵脈沖的間隔時間的描述，即需要多少個激勵脈沖，第一個激勵脈沖寬度為多少ns (納秒)，延時多少時間以后發射第二個激勵脈沖，第二個激勵脈沖寬度為多少等等，從而形成一組用戶所需的激勵脈沖串設置。接下來啟動脈沖發射器開始發射第一個脈沖(即通過FPGA的時鐘計數上升沿個數(或者下降沿個數)，從而確定第一個脈沖寬度需要經歷多少個時鐘周期的上升沿，在這些上升沿內使第一脈沖一直保持在高電平，計數完成以后再將脈沖變為低電平)。然后，第一個脈沖激勵探頭以后產生第一個回波信號開啟ADC(模擬數字轉化器)開始接收第一個回波的信號。ADC將回波信號轉換成數字信號傳輸給FPGA，FPGA開始處理第一個回波的數字信號(即對數字信號進行濾波處理或者丟掉不需要的數據等等)，并且將第一個回波信號傳輸到處理器。接著發射第二個脈沖激勵信號，重復以上過程。直到發射，接收和處理第N個激勵脈沖以后，處理器將N個回波合成特征處理(由于受到不同寬度脈沖不同時間間隔的脈沖激勵，探頭將在不同的時間間隔產生信號幅值不同的回波信號，從而得到回波的特征，處理器將這些特征根據用戶需求完成處理比如去掉不需要的高頻噪聲信號等)，然后顯示處理結果。直到處理結束。另外，本發明實施例還提供一種組合調制超聲波脈沖收發處理裝置。如圖2所示， 為本發明實施例提供的一種組合調制超聲波脈沖收發處理裝置示意圖。一種組合調制超聲波脈沖收發處理裝置，包括參數設置單元11、發射單元22、接收及處理單元33及合成單元44。參數設置單元11，用于依據需求設置激勵脈沖串參數；具體而言，在本發明實施例中，首先裝入脈沖串信號描述文件，即通過對脈沖個數、每個脈沖的寬度和每個脈沖間距時間的描述，進而對激勵脈沖串參數進行設置。進一步的，具體而言是，開始以后用戶根據需求設置一串激勵脈沖的個數，每個激勵脈沖的寬度，相鄰激勵脈沖的間隔時間的描述，即需要多少個激勵脈沖，第一個激勵脈沖寬度為多少ns (納秒)，延時多少時間以后發射第二個激勵脈沖，第二個激勵脈沖寬度為多少等等，從而形成一組用戶所需的激勵脈沖串設置。發射單元22，用于啟動脈沖發射器開始發射超聲波脈沖；具體而言，在本發明實施例中，接著啟動脈沖發射器開始發射第一個超聲波脈沖 (即通過FPGA的時鐘計數上升沿個數(或者下降沿個數)，從而確定第一個脈沖寬度需要經歷多少個時鐘周期的上升沿，在這些上升沿內使第一脈沖一直保持在高電平，計數完成以后再將脈沖變為低電平)。接收及處理單元33，用于接收并處理脈沖回波；具體而言，在本發明實施例中，是將第一個脈沖激勵探頭以后產生第一個回波信號開啟ADC(模擬數字轉化器)開始接收第一個脈沖回波的信號。ADC將回波信號轉換成數字信號傳輸給FPGA，FPGA開始處理第一個回波的數字信號(即對數字信號進行濾波處理或者丟掉不需要的數據等等)，并且將第一個回波信號傳輸到處理器。 FPGA (Field-Programmable Gate Array),即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。合成單元44，用于將處理器將接受到的回波信號進行合成特征處理，并顯示處理結果。具體而言，在本發明實施例中，將重復上述步驟二和步驟三，即接著發射第二個脈沖激勵信號，重復以上過程。直到發射，接收和處理第N個激勵脈沖以后，處理器將N個回波合成特征處理(由于受到不同寬度脈沖不同時間間隔的脈沖激勵，探頭將在不同的時間間隔產生信號幅值不同的回波信號，從而得到回波的特征，處理器將這些特征根據用戶需求完成處理比如去掉不需要的高頻噪聲信號等)，然后顯示處理結果。直到處理結束。進一步的，在本方案中，以脈沖串為單位完成超聲波檢測以達到上述目標即通過一串脈沖寬度不同，脈沖間隔不同的脈沖串(由若干個脈沖組成)為基本單位，即脈沖串由脈沖組成為基本單位組成。激勵探頭產生不同的回波信號(由于探頭作為一個傳感器受到不同寬度的脈沖激勵，也就是不同能量的脈沖激勵將產生不同的回波信號)。進一步的，在本方案中，對超聲波的脈沖寬度進行調制以達到上述目標即對超聲波的激勵脈沖寬度調制，采用不同寬度的激勵脈沖，也即使用不同能量的激勵脈沖。進一步的，在本方案中，對超聲波的脈沖間隔進行調制以達到上述目標即可以調整任意相鄰兩個激勵脈沖之間的時間間隔，使一串激勵脈沖具有相同或者不同的時間間隔。進一步的，在本方案中，對超聲波的脈沖寬度和間隔進行組合調制以達到上述目標即通過對一串超聲波激勵脈沖的寬度和時間間隔組合調制，從而產生用戶所需要的回波信號。本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中， 該程序在執行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能模塊的形式實現。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。綜上所述，本文提供了一種組合調制超聲波脈沖收發方法及裝置，通過依據需求設置激勵脈沖串參數，接著啟動脈沖發射器開始發射超聲波脈沖，然后接收并處理脈沖回波，最終將處理器將接受到的回波信號進行合成特征處理，并顯示處理結果，本方案在一個脈沖串內的若干個脈沖設置不同的脈沖寬度和脈沖間隔，采用脈寬調制和周期調整的組合調制方式，進而提高測量精度。以上對本發明所提供的一種組合調制超聲波脈沖收發方法及裝置進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方案；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種組合調制超聲波脈沖收發方法，其特征在于，所述方法包括步驟一、依據需求設置激勵脈沖串參數；步驟二、啟動脈沖發射器開始發射超聲波脈沖；步驟三、接收并處理脈沖回波；步驟四、處理器將接受到的回波信號進行合成特征處理，并顯示處理結果。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，參數包括但不限于脈沖個數、每個脈沖的寬度和每個脈沖間距時間。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，脈沖串由脈沖組成為基本單位組成。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，脈沖串的脈沖寬度度不同，脈沖間隔也不同。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟三中，進一步包括由模擬數字轉化器接收脈沖回波信號。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，進一步包括，模擬數字轉化器會將回波信號轉換成數字信號傳輸給FPGA。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，進一步包括，FPGA處理回波的數字信號， 將對數字信號進行濾波處理或者丟掉不需要的數據，并且將回波信號傳輸到處理器。
8.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟四中，進一步包括重復上述步驟二和步驟三，并且處理器會將接受到的回波信號進行合成特征處理，并顯示處理結果。
9.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，進一步包括對超聲波的激勵脈沖寬度調制，采用不同寬度的激勵脈沖，也即使用不同能量的激勵脈沖。
10.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，進一步包括可以調整任意相鄰兩個激勵脈沖之間的時間間隔，使一串激勵脈沖具有相同或者不同的時間間隔。
11.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，進一步包括通過對一串超聲波激勵脈沖的寬度和時間間隔組合調制，從而產生用戶所需要的回波信號。
12.—種組合調制超聲波脈沖收發處理裝置，其特征在于，所述裝置包括參數設置單元、發射單元、接收及處理單元以及合成單元，通過依據需求設置激勵脈沖串參數，接著啟動脈沖發射器開始發射超聲波脈沖，然后接收并處理脈沖回波，最終將處理器將接受到的回波信號進行合成特征處理，并顯示處理結果。
13.根據權利要求12所述的裝置，其特征在于，所述參數設置單元用于依據需求設置激勵脈沖串參數。
全文摘要
本發明提供了一種組合調制超聲波脈沖收發方法及裝置，通過依據需求設置激勵脈沖串參數，接著啟動脈沖發射器開始發射超聲波脈沖，然后接收并處理脈沖回波，最終將處理器將接受到的回波信號進行合成特征處理，并顯示處理結果，本方案在一個脈沖串內的若干個脈沖設置不同的脈沖寬度和脈沖間隔，采用脈寬調制和周期調整的組合調制方式，進而提高測量精度。
文檔編號H04B11/00GK102594461SQ201210081508
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者尚衛華, 楊永剛, 王軍文 申請人:斯肯威(上海)工業檢測科技有限公司