CN102297900B - 一种多通道超声脉冲信号并行同步采集方法 - Google Patents

一种多通道超声脉冲信号并行同步采集方法 Download PDF

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CN102297900B CN 201110171425 CN201110171425A CN102297900B CN 102297900 B CN102297900 B CN 102297900B CN 201110171425 CN201110171425 CN 201110171425 CN 201110171425 A CN201110171425 A CN 201110171425A CN 102297900 B CN102297900 B CN 102297900B
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Abstract

本发明属于自动化无损检测技术领域,涉及一种航空、航天、电子、兵器、船舶、冶金等领域中复合材料及金属材料自动化无损检测及其他超声自动化检测的一种多通道超声脉冲信号并行同步采集方法。本发明的超声脉冲信号采集方法通过超声信号前置处理、超声信号变换、超声信号采集、位置同步控制和计算机编程等五个主要流程步骤加以实现。本发明在超声信号前置处理基础上,进行特征信号模式变换和门选自动跟踪,提出了多通道低成本超声特征信号快速采集方法,一方面,数据量大大减少;同时,超声特征信号数字化速度至少提高1个数量级以上,而技术成本又不及原来的三十分之一。

Description

一种多通道超声脉冲信号并行同步采集方法
技术领域
本发明属于自动化无损检测技术领域,涉及一种航空、航天、电子、兵器、船舶、冶金等领域中复合材料及金属材料自动化无损检测及其他超声自动化检测的一种多通道超声脉冲信号并行同步采集方法。
背景技术
在超声自动扫描成像检测时,必须对检测信号进行实时数字化采集,对于复合材料等工程结构超声自动扫描检测设备,这种超声检测信号的采集主要包括超声小信号变换和数字化采集两个主要部分。目前超声小信号变换主要是采用前置处理方法,将来自超声换能器的小信号进行前置放大后,通过信号线缆传送到检测设备控制台,进行超声信号数字化采集,目前主要采用高速模-数转换实现超声射频信号数字化采集,将射频超声信号转换为数字信号,为计算机超声成像提供检测数据,以实现复合材料等工程结构超声自动扫描成像检测。
为了提高超声自动化扫描成像检测效率,通常需要采用多通道阵列超声换能器,提高单位时间扫描面积,提高检测效率,为此需要将对阵列超声换能器接收到的多通道超声信号进行快速同步并行采集记录,实现检测结果计算机成像和缺陷分析。对于大型材料或结构超声自动化检测,一般换能器与被检测材料或结构在同一物理位置,而超声信号的处理分析和结果显示终端则在操作室或者控台,目前主要对换能器的射频信号进行前置模拟放大后,传输到操作室设备终端进行信号采集。为了抑制超声自动化检测设备电机和伺服控制系统产生的干扰脉冲信号对换能器输出的mv级超声信号的影响,目前主要采用线路屏蔽方法抑制来自设备自设和电器环境的高频电磁干扰,改善超声信号采集的质量。针对超声自动扫描成像检测中换能器行扫描,目前主要是以访问换能器扫描运动系统的位置或者时间为参考,进行超声信号的采集记录,实现换能器位置与超声信号采集记录位置的近似同步或一致。通常采用以下两种同步采集触发信号获取方法:
(1)基于串行位置反馈方式的同步采集触发信号获取方法:通过访问控制超声换能器行扫描运动系统,获取换能器的动态位置,然后以此位置信号作为超声信号采集的触发信号,进行超声特征信号采集,即用于控制超声换能器行扫描运动和获取换能器位置信号的反馈通道为同意物理通道,采用的是串行工作方式。在超声自动扫描检测过程中,换能器总是处于快速移动状态,位置信号记录时间与超声信号记录时间之间必然存在时间差Δt,可表示为:
Δt=Δt1+Δt2                 (1)
这里,Δt1-访问位置数据综合响应时间,与用于换能器扫描运动控制的数控系统硬软件性能、数据访问接口协议、编程代码的效率等密切有关,
Δt2-从获取位置数据到开始超声信号采集的程序语句执行时间,取决于计算机CPU主频等特性。
由式(1)引起的位置偏差ΔP=(Δt1+Δt2)ν,ν-换能器行扫描速度。通常由于Δt1>>Δt2,可以忽略Δt2带来的位置偏移量。减少ΔP的最有效方法就是避免访问换能器运动控制系统,但目前基于伺服控制的超声自动扫描成像检测设备,都需要访问换能器运动控制系统。
(2)基于时间控制的同步采集触发信号获取方法:按照设置的时间间隔Δt去触发采集单元进行超声信号采集。由于换能器在行扫描过程中存在加减速,导致ν不匀速变化,从而引起ΔP=Δt×ν位置偏差严重。
现有复合材料等大型结构超声自动检测设备主要采用脉冲声波方式,来自换能器的输出信号约几十mv量级,需要经过几米至几十米距离传输,送到检测设备控制台或操作室终端进行采集和显示,目前主要采用前置放大方法,将换能器输出的超声小信号进行前置射频放大,然后通过高频线传送到信号采集单元进行采集。其突出的不足是:(1)仅对原始超声脉冲小信号进行前置模拟放大,虽然信号的幅值可以得到一定得提高,但对于十几米以上的远距离传输,长线缆传输带来的信号失真明显、损耗很大;(2)超声模拟信号长线传输,容易引入设备电机和伺服单元等高频干扰信号,而且这种干扰信号往往比来自换能器的超声信号大得多。目前复合材料等结构超声自动检测设备中,超声信号的采集记录位置的选择和确定方法,一种是基于换能器扫描位置反馈的方法确定超声信号记录时间,即“串行位置反馈方式”:首先利用检测设备中控制换能器扫描运动的数控单元或者位置记录器,获取当前检测位置点,即换能器位置坐标,然后以此为时间参考点,进行超声信号的采集记录,用于确定信号采集位置的反馈通道与控制超声换能器扫描运动的通道是同一通道,即所谓“串行位置反馈方式”,其不足是:在超声换能器连续扫描过程中,为了确定超声信号采集记录位置,需要占时间不断访问控制换能器扫描的位置反馈系统,造成换能器实际所在的检测位置与超声信号记录位置存在时域偏离,而且这种偏离会随着超声检测通道的增加和扫描速度的变化、加快等,变得更加明显,从而使超声信号采集记录位置与换能器实际所在的检测位置发生明显错位,造成超声检测成像质量的严重失真,影响检测结果的正确性和缺陷定量评估;另一种方法是基于时间控制的超声信号采集记录方法,其显著不足是,换能器在行扫描起始阶段和结束阶段加减速变化,会引起超声信号采集记录位置与换能器实际所在的检测位置偏离更明显。超声自动扫描成像检测,目前国际上主要是基于全波处理和电子闸门技术来获取超声换能器扫描过程中每一个位置点的RF全波检测信号,对于多通道超声检测应用,则需要采集多个RF全波检测信号。其显著不足是:对采样频率要求很高、数据量大,数据处理速度较慢,成本高,对硬件要求高,特别是在多通道超声扫描检测时,扫描速度受到限制,从而影响检测效率的提高。目前复合材料超声反射法自动扫描成像检测中,主要采用闸门选通的方法提取超声特征信号的幅值或传播,进行采集记录,用于超声成像,通常门选信号一旦设置后,在扫描检测过程中是固定不变的。其不足是:当换能器与被检测零件表面距离发生变化时,会引起原来设定的门外信号进入门选信号中,从而造成对伪信号的采集,导致无法进行正确的缺陷成像和缺陷评判。
发明内容
本发明的目的是提出一种能够实现在快速自动扫描检测过程中的超声小信号高保真长距离传输、超声特征信号跟踪与分离、位置信号与超声信号准确同步并行采集,提高复合材料等工程结构超声自动扫描检测过程中的信号采集质量,改善检测结果的准确性和成像质量的一种多通道超声脉冲信号并行同步采集方法。本发明的技术解决方案是,
(1)超声信号前置处理:采用并行方式工作,对来自超声换能器的每一个通道的输出信号进行前置处理,将来自每个检测通道i的mv级超声信号转换为v级超声射频脉冲信号
Figure GDA00002026184700031
得到全部n个检测通道的超声射频信号
Figure GDA00002026184700032
超声射频信号
Figure GDA00002026184700033
包括被检测零件表面的回波信号SF、零件内部回波信号SL和零件底面回波信号SB,作为超声信号变换的输入信号;
(2)超声信号变换:对经过前置处理后的全部n个检测通道的超声射频信号进行特征信号分离和门选信号跟踪,利用安装在检测设备上的并行超声信号变换单元从每个检测通道i的
Figure GDA00002026184700035
中分离出超声特征射频信号
Figure GDA00002026184700036
得到全部n个检测通道的超声特征射频信号
Figure GDA00002026184700038
中的信号及其变量VPP,Th的选择,根据材料结构特点和缺陷判别方法,利用检测设备中的并行超声信号变换单元,通过设置门选信号
Figure GDA00002026184700039
的位置toff和宽度tw,从超声射频信号
Figure GDA00002026184700041
中选择和分离超声特征射频信号
Figure GDA00002026184700042
Figure GDA00002026184700043
的位置通过编程自动控制,保证在换能器在自动扫描过程中门选信号
Figure GDA00002026184700044
的起始位置toff自动随着SF的时间位置tref变化进行自动跟踪,由并行超声信号变换单元将每个检测通道i的超声特征射频信号及其变量(VPP,Th)转换为低频超声特征信号进行超声特征信号并行采集;
(3)超声信号采集和同步:
利用超声检测设备的并行数据采集单元,将全部n个检测通道的超声特征射频信号 { V C i ( V PP , T h ) | i = 1,2 , . . . , n } 并行地转换为低频超声特征信号 { V D i ( V PP , T h ) | i = 1,2 , . . . , n } , 通过安装在检测设备计算机中的多通道数据采集单元对
Figure GDA00002026184700049
进行并行采集,转换为数字化信号;同时,利用安装在超声检测设备上与换能器行扫描方向平行的光栅尺或者编码器,获取换能器的位置脉冲信号Ni,然后通过与之相连接的脉冲解码器转换为换能器的实际位置xi,由计算机编程计算得到xi位置值,控制多通道超声特征信号
Figure GDA000020261847000410
同步。
所述的前置处理单元的带宽在1-40MHz,增益不小于20dB。
所述的多通道数据采集单元的通道数为16或32的倍数,采样频率不小于1MHz,构成n个数据采集通道。
所述的控制采集和同步的步骤是,(1)设置采集频率、存储深度、分配通道;(2)设置采集间隔ΔL并进行采集间隔的判断,达到采集间隔,采集数据,未达到采集间隔,等待采集;(3)保存采集结果;(4)重复上述步骤(2)~(3),直至采集完成。
本发明具有的优点和有益效果,
(1)针对复合材料等结构超声自动扫描检测设备中的信号远距离传输失真明显、干扰大等不足,本发明专利提出了一种超声特征信号数字化变换的传输和检测信号回路多重电磁屏蔽防护方法,使检测信号与电机等强干扰信号位于不同的频域,并进行线路全程严格电磁防护,从而大大地减小了超声信号长线传输失真和损耗,有效抑制了来自检测设备的电器干扰,显著提高了超声检测信号信噪比和检测信号的质量。
(2)本发明专利提出了一种基于并行位置反馈的超声信号同步采集触发控制方法,可以实现超声信号采集记录位置与换能器实际检测位置严格同步,而且可以严格地选择和控制两相邻检测点的记录距离,实现变速情况下超声信号等距离采集记录,大大地提高了超声信号记录位置与换能器实际检测位置的密切一致性和准确性,解决了目前困扰超声自动扫描过程中换能器位置与超声信号记录位置严格同步的技术难题,保证了变速情况下对超声信号实现等距离采集记录,使超声自动扫描成像质量和准确性得到显著提高。
(3)本发明在超声信号前置处理基础上,提出了一种多通道低成本超声特征信号快速并行同步采集方法,实现多通道检测信号并行快速采集,使数据量大大减少,信号数字化速度至少提高1个数量级以上,而技术成本又不及原来RF信号采集方法的三十分之一。
(4)针对超声反射法自动扫描检测中,换能器与被检测零件表面之间距离的变化对门选信号的影响,导致不正确的信号采集结果难题,本发明提出了一种基于零件表面反射回波信号位置的门选信号跟踪与超声特征信号分离方法,使门选信号始终能够自动随换能器与被检测零件表面之间距离变化而自动跟随,确保正确地提取超声特征信号,从而保证了超声信号采集的正确性。
附图说明
图1是本发明实现流程步骤的示意图;
图2是本发明超声特征信号变换与门选跟踪方法的示意图;
图3是本发明门选信号跟踪编程方法的示意图;
图4是本发明超声特征信号同步采集编程方法的示意图。
具体实施方式
本发明的超声脉冲信号采集方法通过超声信号前置处理1、超声信号变换2、超声信号采集3、位置同步控制4和计算机编程5等五个主要流程步骤加以实现,如图1所示。各个流程步骤的主要分工和作用如下:
超声信号前置处理1:对来自每一个通道换能器的mv级超声信号进行阻抗变换和射频放大、滤波,采用并行方式工作,经过超声信号前置处理得到高质量的超声射频信号
Figure GDA00002026184700051
作为超声信号变换2的输入信号,这里n为检测通道总数,i为第i个检测通道。当所选用的超声检测设备有超声信号前置处理器时,可以直接用于本发明方法中的超声小信号的前置处理单元;当所选用的超声检测设备没有超声信号前置处理器时,则需要增加超声信号前置处理单元,且尽量安装在超声检测设备中换能器附近位置,可以根据超声检测设备的检测通道数,市购配备超声信号前置处理单元,对于复合材料等工程结构的超声检测,要求前置处理单元的带宽在1-40MHz,增益不小于20dB,也可直接选用北京航空制造工程研究所生产的UPower-1、-2等系列的超声前置信号处理单元;当选用北京航空制造工程所生产的CUS和MUI系列超声检测设备时,可以直接利用安装在设备上的前置处理单元按照本发明方法对超声小信号进行前置变换、放大和滤波。经过前置处理后的超声信号的峰-峰值要求不小于±1.0V量级。
超声信号变换2:对经过前置处理后的每一个通道超声信号
Figure GDA00002026184700062
进行特征信号分离和门选信号跟踪,确保在自动扫描过程中,始终正确地提取用于缺陷判别和超声成像的特征信号
Figure GDA00002026184700063
进行正确的信号采集。经过前置处理后的超声信号
Figure GDA00002026184700064
需要通过超声信号变换2,将用于缺陷判别的超声特征信号
Figure GDA00002026184700065
并行地转化为低频信号或者直流信号,然后进行远距离传输,送检测设备操作台终端计算机,通过计算机编程控制5进行并行信号采集,改善信噪比、提高信号处理速度。可以通过市购具有多通道并行工作模式的数字式多通道超声仪器或者数字信号处理模块和计算机构成超声信号变换2硬件单元,通过软件编程控制实现
Figure GDA00002026184700066
的转换;当选用北京航空制造工程研究所生产的CUS系列超声自动扫描成像检测设备时,设备自身配备有相应的并行超声信号变换单元,通过软件编程控制,即可将超声特征(射频)信号 { V C i ( V PP , T h ) | i = 1,2 , . . . , n } 并行地转换为低频超声特征信号 { V D i ( V PP , T h ) | i = 1,2 , . . . , n } , 传送到设备操作台终端计算机编程控制单元,通过超声信号采集3进行快速并行同步采集。
超声信号采集3:主要完成对经过前置处理1和信号变换2后的低频超声特征信号
Figure GDA00002026184700069
进行快速并行同步采集。通过超声信号采集3和位置同步控制4实现对经前置处理和变换后的低频超声特征信号
Figure GDA000020261847000610
进行快速同步采集。其中用于超声信号采集(3)的硬件单元可以市购具有多个并行工作通道的数据采集板卡或者采集单元实现,多通道数据采集单元的通道数为16或32的倍数,采样频率不小于1MHz,构成n个数据采集通道,要求采样频率不小于1MHz;当选用北京航空制造工程研究所生产的CUS系列超声自动扫描成像检测设备时,设备自身配备有相应的超声信号采集单元,安装在设备操作台计算机内部,可以用于实现本发明方法中的
Figure GDA000020261847000611
超声信号采集。
位置同步控制4:为超声信号采集3提供位置触发信号,用于控制超声信号采集3的采集时间和记录位置,根据此位置反馈信号,通过计算机编程控制5实现多通道超声特征信号
Figure GDA000020261847000612
快速采集同步。其中位置反馈是利用安装在超声检测设备上与换能器行扫描方向平行的光栅尺或者编码器,获取换能器的位置脉冲信号(脉冲计数Ni),然后通过与之相连接的脉冲解码器转换为换能器的实际位置xi,由计算机编程计算得到xi位置值。
计算机编程控制5:通过编程控制超声信号变换2实现超声特征信号
Figure GDA00002026184700071
分离与跟踪、计算超声信号采集记录位置xi,通过位置同步控制4实现对超声信号采集3的同步控制、进行超声特征信号
Figure GDA00002026184700072
快速同步采集。
利用上述5个流程步骤实现本发明方法,包括以下两个主要工作过程:
(1)超声信号前置处理与变换:首先通过超声信号前置处理1对来自检测设备中换能器的超声小信号进行并行前置处理,将来自Ch1-Chn通道换能器的超声mv级小信号转换为v级超声射频脉冲信号
Figure GDA00002026184700073
它包括来自被检测零件表面的回波信号SF、零件内部回波信号SL和零件底面回波信号SB,参见图2;然后,通过超声信号变换2从
Figure GDA00002026184700074
中分离出射频超声特征信号 { V C i ( V PP , T h ) | i = 1,2 , . . . , n } , { V C i ( V PP , T h ) | i = 1,2 , . . . , n } 中的信号及其变量VPP,Th的选择,根据被检测复合材料等结构特点和缺陷判别方法,由超声信号变换2通过设置门选信号
Figure GDA00002026184700077
的位置toff和宽度tw设定,参见图2,
Figure GDA00002026184700078
的位置通过计算机编程5控制,保证在换能器在自动扫描过程中门选信号
Figure GDA00002026184700079
的起始位置toff自动随着SF的时间位置tref变化进行跟踪,确保从
Figure GDA000020261847000710
信号中正确地提取特征信号,参见①特征信号跟踪方法;最后,由超声信号变换2将所设定的
Figure GDA000020261847000712
及其变量(VPP,Th)转换为低频超声特征信号超声信号并行同步采集。
(2)超声信号并行同步采集:通过位置同步控制4和计算机编程5控制超声信号采集3对经前置处理和变换后的Ch1-Chn通道的超声特征(低频)信号
Figure GDA000020261847000714
进行并行同步采集,参见③特征信号同步采集方法,数据采集间隔,即采集记录的位置点由位置同步控制4和计算机编程5选择和控制,实现超声信号采集记录位置的并行同步采集控制,参见②采集位置同步信号获取方法。
①特征信号跟踪方法:如图2所示,在超声自动扫描检测过程中,超声特征信号
Figure GDA000020261847000715
通过门选信号来选择,而
Figure GDA000020261847000717
的位置toff和宽度tw根据被检测零件超声信号规律和缺陷判别方法,在自动检测之前通过超声检测设备中的超声信号变换单元设置。当扫描过程中换能器与零件表面之间的距离发生变化时,超声信号
Figure GDA000020261847000718
会在水平时间轴t方向发生移动,而当
Figure GDA000020261847000719
的位置和宽度是设定不变的,就会造成无关信号进入所设定的门选信号区tw内,从而不能正确的从
Figure GDA000020261847000720
中提取到超声特征信号
Figure GDA000020261847000721
引起错误的采集结果,造成缺陷伪指示和误判。如图2所示,SF是来自被检测零件表面的声波反射,对应时间为Tref,在超声自动扫描检测过程中,当换能器与零件表面之间的距离发生变化时,SF在时间轴上也会随之变化,Tref亦随之变化。因此,可以利用SF(Tref)控制
Figure GDA00002026184700081
位置toff,从而可以通过编程控制实现特征信号的跟踪,如图3所示。使
Figure GDA00002026184700082
始终能够自动随换能器与被检测零件表面距离变化而自动改变,从而保证正确的从中提取超声特征信号
Figure GDA00002026184700084
形成正确的
Figure GDA00002026184700085
信号,实现正确的超声特征信号采集。
②采集位置同步信号获取方法:利用安装在超声检测设备上编码器或者光栅尺位置反馈单元获取换能器行扫描位置,编码器或光栅尺可以直接从市场采购,根据具体超声检测设备的机械结构,选择安装方式和安装位置,通常只需反馈换能器行扫描位置。将编码器或者光栅尺的输出信号通过编码器与脉冲解码器相连,通过计算机编程读取脉冲解码器位置数据,脉冲解码器可以直接市购,也可以利用市售的开放式数控板获取编码器的位置信号。当选用北京航空制造工程研究所生产的CUS系列超声检测设备时,设备本身安装有,位置信号反馈单元,可以直接用于实现本专利中位置信号反馈方法。如果超声检测设备本身就具有可供进行超声换能器位置反馈的通道和资源,此部分硬件配备可以忽略,可以直接通过编程控制方法访问位置反馈单元获取换能器行扫描位置xi
x i = N r N 0 N i L x - - - ( 2 )
其中,N0-电机转一圈对应的脉冲数,
Nr-对应换能器当前行扫描位置时电机转动圈数,
Ni-对应换能器当前行扫描位置脉冲数,
Lx-换能器扫描方向的机械传动比。
位置脉冲计数由超声检测设备中与脉冲解调器相连的计算机通过编程接口函数读取,利用式(2)换算为位置信号,用于形成超声信号采集同步控制信号,参见图4。
③特征信号同步采集方法:本发明采用基于并行位置反馈方式的同步采集触发信号获取方法进行同步采集。从式(1)可以看出,有效的方法是尽量减少Δt1或者不占用换能器运动控制的位置反馈通道,通过底层数控访问的方法,减少获取位置数据的时间。当占用控制换能器运动的位置反馈资源时,因需要不断访问数控系统的硬软件及其接口,其综合响应时间比Δt1可达ms量级;而当采用独立的记录位置反馈系统,则Δt1可以缩小到μs量级,这样Δt1对ΔP影响就可以忽略,从而可以实现对超声信号严格同步采集和等距离采集记录。利用超声检测设备的并行数据采集单元,通过本发明中超声信号采集步骤3对经过前置处理与特征变换后Ch1-Chn通道超声特征信号
Figure GDA00002026184700091
进行数字化并行采集。数字化采集硬件通过市购相应的数据采集卡,通道数可根据超声检测设备的通道数确定,要求所选购的数据采集卡采用PCI总线接口方式,或者利用超声检测设备中的采集单元即可实现,数据采集过程通过计算机编程控制实现,参见图4。利用本发明中的②采集位置同步信号获取方法,得到的位置同步信号,利用计算机编程步骤5,参见图1,通过计算机编程控制超声信号采集3,实现对超声特征信号的同步并行采集,超声信号的同步采集编程控制方法如图4所示,相邻两个采集记录位置点对应的距离为ΔL。由于换能器扫描速度的变化,只改变相邻两个采集记录位置点的间距ΔL,而不影响超声信号采集位置的同步触发,因此,扫描速度的变化不会影响实现超声信号等距离采集。从图4中可以看出,超声特征信号采集时间与换能器在被检测零件实际位置对应时间仅相差一个位置反馈访问语句和ΔL计算语句的时间,这对于CPU主频在1G以上的编程上位机,完全可以达到μs级甚至更小,在超声自动扫描检测速度范围内,完全可以忽略此时间内因换能器连续运动产生的位置偏移量ΔP。这样就保证了超声信号与位置信号的严格一致性和准确性,又可以根据实际复合材料等结构检测要求,选择设置合理的扫描检测空间分辨率,对于单通道和多通道阵列换能器检测设备,都具有很好的效果。由于只采集
Figure GDA00002026184700093
信号,可以通过很经济的成本实现多通道超声信号并行采集,而且采集速度至少比RF信号采集方法提高1个数量级以上,技术成本又不及原来的三十分之一。

Claims (4)

1.一种多通道超声脉冲信号并行同步采集方法,其特征是,
(1)超声信号前置处理:采用并行方式工作,对来自超声换能器的每一个检测通道i的输出信号进行前置处理,将mv级超声小信号转换为v级超声射频脉冲信号得到n个检测通道的超声射频信号
Figure FDA00002026184600012
超声射频信号
Figure FDA00002026184600013
中包括来自被检测零件表面的回波信号SF、零件内部回波信号SL和零件底面回波信号SB,作为超声信号变换的输入信号;
(2)超声信号变换:对经过前置处理后的n个检测通道超声信号
Figure FDA00002026184600014
进行特征信号分离和门选信号跟踪,利用安装在检测设备上的并行超声信号变换单元从对应每个检测通道i的
Figure FDA00002026184600015
中分离出超声特征射频信号得到n个检测通道的超声特征射频信号
Figure FDA00002026184600017
Figure FDA00002026184600018
中的信号及其变量VPP,Th的选择,根据材料结构特点和缺陷判别方法,利用并行超声信号变换单元,通过设置门选信号
Figure FDA00002026184600019
的位置toff和宽度tw设定,
Figure FDA000020261846000110
的位置通过编程自动控制,保证在换能器在自动扫描过程中门选信号
Figure FDA000020261846000111
的起始位置toff自动随着SF的时间位置tref变化进行自动跟踪,由并行超声信号变换单元将每个检测通道i的超声特征射频信号
Figure FDA000020261846000112
及其变量(VPP,Th)转换为低频超声特征信号
Figure FDA000020261846000113
进行超声特征信号并行采集;
(3)超声信号采集和同步:利用超声检测设备中的并行数据采集单元,将对应每个检测通道i的超声特征信号
Figure FDA000020261846000114
共n个检测通道的超声特征信号进行并行采集,转换为数字信号;同时,利用安装在超声检测设备上与换能器行扫描方向平行的光栅尺或者编码器,获取换能器的位置脉冲信号Ni,然后通过与之相连接的脉冲解码器转换为换能器的实际位置xi,由计算机编程计算得到xi位置值,控制多通道超声特征信号
Figure FDA000020261846000116
同步。
2.根据权利要求1所述的一种多通道超声脉冲信号并行同步采集方法,其特征是,所述的前置处理单元的带宽在1-40MHz,增益不小于20dB。
3.根据权利要求1所述的一种多通道超声脉冲信号并行同步采集方法,其特征是,所述的多通道数据采集单元的通道数为16或32的倍数,采样频率不小于1MHz,构成n个数据采集通道,实现
Figure FDA000020261846000117
并行快速低成本采集。
4.根据权利要求1所述的一种多通道超声脉冲信号并行同步采集方法,其特征是,所述的采集和同步的步骤是,(1)设置采集频率、存储深度、分配通道;(2)设置采集间隔ΔL并进行采集间隔的判断,达到采集间隔,采集数据,未达到采集间隔,等待采集;(3)保存采集结果;(4)重复步骤(2)~(3),直至采集完成。
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