CN102594461A - 一种组合调制超声波脉冲收发方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种组合调制超声波脉冲收发方法及装置，通过依据需求设置激励脉冲串参数，接着启动脉冲发射器开始发射超声波脉冲，然后接收并处理脉冲回波，最终将处理器将接受到的回波信号进行合成特征处理，并显示处理结果，本方案在一个脉冲串内的若干个脉冲设置不同的脉冲宽度和脉冲间隔，采用脉宽调制和周期调整的组合调制方式，进而提高测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及信息处理技术领域，特别涉及一种组合调制超声波脉冲收发方法及装置。
背景技术
超声波无损检测设备广泛用于各种工业行业的金属和复合材料检测。这些设备都包括了可以按照一定重复频率发射超声波脉冲和接收回波脉冲的能力。但是由于以前的检测局限于对单个脉冲的回波的处理，没有包含对多个脉冲的信号处理能力，因此不能对复杂的金属件进行精细检测，如厚度和形状有变化的金属和复合材料件，或者内部有复杂纹路的金属和复合材料件。
针对现有技术检测仅局限于对单个脉冲的回波的处理，没有包含对多个脉冲的信号处理能力，因此不能对复杂的金属件进行精细检测的问题，提出了一种组合调制超声波脉冲收发方法及装置是信息处理技术领域目前急待解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提出了一种组合调制超声波脉冲收发方法及装置，通过依据需求设置激励脉冲串参数，接着启动脉冲发射器开始发射超声波脉冲，然后接收并处理脉冲回波，最终将处理器将接受到的回波信号进行合成特征处理，并显示处理结果，本方案在一个脉冲串内的若干个脉冲设置不同的脉冲宽度和脉冲间隔，采用脉宽调制和周期调整的组合调制方式，进而提高测量精度。
为解决上述技术问题，本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：
一种组合调制超声波脉冲收发方法，包括：
步骤一、依据需求设置激励脉冲串参数；
步骤二、启动脉冲发射器开始发射超声波脉冲；
步骤三、接收并处理脉冲回波；
步骤四、处理器将接受到的回波信号进行合成特征处理，并显示处理结果。
优选的，上述步骤一中，参数包括但不限于脉冲个数、每个脉冲的宽度和每个脉冲间距时间。
优选的，上述步骤一中，脉冲串由脉冲组成为基本单位组成。
优选的，上述步骤一中，脉冲串的脉冲宽度度不同，脉冲间隔也不同。
优选的，上述步骤三中，进一步包括由模拟数字转化器接收脉冲回波信号。
优选的，模拟数字转化器会将回波信号转换成数字信号传输给FPGA。
优选的，FPGA处理回波的数字信号，将对数字信号进行滤波处理或者丢掉不需要的数据，并且将回波信号传输到处理器。
优选的，上述步骤四中，进一步包括重复上述步骤二和步骤三，并且处理器会将接受到的回波信号进行合成特征处理，并显示处理结果。
优选的，上述步骤一中，进一步包括对超声波的激励脉冲宽度调制，采用不同宽度的激励脉冲，也即使用不同能量的激励脉冲。
优选的，上述步骤一中，进一步包括可以调整任意相邻两个激励脉冲之间的时间间隔，使一串激励脉冲具有相同或者不同的时间间隔。
优选的，上述步骤一中，进一步包括通过对一串超声波激励脉冲的宽度和时间间隔组合调制，从而产生用户所需要的回波信号。
一种组合调制超声波脉冲收发处理装置，包括参数设置单元、发射单元、接收及处理单元以及合成单元，通过依据需求设置激励脉冲串参数，接着启动脉冲发射器开始发射超声波脉冲，然后接收并处理脉冲回波，最终将处理器将接受到的回波信号进行合成特征处理，并显示处理结果。
优选的，上述参数设置单元用于依据需求设置激励脉冲串参数。
综上所述，本发明提供了一种组合调制超声波脉冲收发方法及装置，通过依据需求设置激励脉冲串参数，接着启动脉冲发射器开始发射超声波脉冲，然后接收并处理脉冲回波，最终将处理器将接受到的回波信号进行合成特征处理，并显示处理结果，本方案在一个脉冲串内的若干个脉冲设置不同的脉冲宽度和脉冲间隔，采用脉宽调制和周期调整的组合调制方式，进而提高测量精度。
附图说明
图1为本发明一种组合调制超声波脉冲收发方法流程图；
图2为本发明实施例的装置示意图；
图3为本发明一具体实施例方法流程图；
图4为本发明一具体实施例的实现结果示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供的一种组合调制超声波脉冲收发方法及装置，通过依据需求设置激励脉冲串参数，接着启动脉冲发射器开始发射超声波脉冲，然后接收并处理脉冲回波，最终将处理器将接受到的回波信号进行合成特征处理，并显示处理结果，本方案在一个脉冲串内的若干个脉冲设置不同的脉冲宽度和脉冲间隔，采用脉宽调制和周期调整的组合调制方式，进而提高测量精度。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
本方案的主要思路为：提供一种超声波脉冲发射和回波接收方法，本方案不是以单个脉冲作为测量单位，而是以若干个脉冲组成的脉冲串作为一个整体进行测量。在一个脉冲串内的若干个脉冲可以具有不同的脉冲宽度和脉冲间隔，采用脉宽调制和周期调整的组合调制方式，以提高测量精度。可以使用为随机码调制等多种调制方法对脉冲串进行调制。
传统超声波脉冲发生器采用的是脉冲宽度可调，比如20-500ns(纳秒)可调。即第一个周期脉冲宽度为20ns和第二个周期脉冲宽度也是20ns，第N个周期脉冲也为20ns。只有当用户修改为100ns时，所有的脉冲宽度都为100ns(在脉冲重复频率内)。如图4所示pulser1所示脉冲宽度为20ns。产生的回波信号幅度没有变化。脉冲宽度调制即用户可以通过软件设置第一个脉冲为20ns，延时一定时间后第二个脉冲宽度为200ns，再延时一定时间后第三个脉冲宽度为500ns。通过每个周期的脉冲宽度不同(供应探头的能量不同)，使得探头产生的回波与脉冲宽度调制产生对应关系。从而形成一组调制脉冲宽度的脉冲，此组脉冲产生幅值不同的回波信号。通过这种对应关系可以去掉不需要噪声信号，从而降低噪声影响。
本发明实施例提供一种组合调制超声波脉冲收发方法，如图1所示，具体步骤包括：
步骤一、依据需求设置激励脉冲串参数；
具体而言，在本发明实施例中，首先装入脉冲串信号描述文件，即通过对脉冲个数、每个脉冲的宽度和每个脉冲间距时间的描述，进而对激励脉冲串参数进行设置。
进一步的，具体而言是，开始以后用户根据需求设置一串激励脉冲的个数，每个激励脉冲的宽度，相邻激励脉冲的间隔时间的描述，即需要多少个激励脉冲，第一个激励脉冲宽度为多少ns(纳秒)，延时多少时间以后发射第二个激励脉冲，第二个激励脉冲宽度为多少等等，从而形成一组用户所需的激励脉冲串设置。
步骤二、启动脉冲发射器开始发射超声波脉冲；
具体而言，在本发明实施例中，接着启动脉冲发射器开始发射第一个超声波脉冲(即通过FPGA的时钟计数上升沿个数(或者下降沿个数)，从而确定第一个脉冲宽度需要经历多少个时钟周期的上升沿，在这些上升沿内使第一脉冲一直保持在高电平，计数完成以后再将脉冲变为低电平)。
步骤三、接收并处理脉冲回波；
具体而言，在本发明实施例中，是将第一个脉冲激励探头以后产生第一个回波信号开启ADC(模拟数字转化器)开始接收第一个脉冲回波的信号。ADC将回波信号转换成数字信号传输给FPGA，FPGA开始处理第一个回波的数字信号(即对数字信号进行滤波处理或者丢掉不需要的数据等等)，并且将第一个回波信号传输到处理器。
步骤四、处理器将接受到的回波信号进行合成特征处理，并显示处理结果。
具体而言，在本发明实施例中，将重复上述步骤二和步骤三，即接着发射第二个脉冲激励信号，重复以上过程。直到发射，接收和处理第N个激励脉冲以后，处理器将N个回波合成特征处理(由于受到不同宽度脉冲不同时间间隔的脉冲激励，探头将在不同的时间间隔产生信号幅值不同的回波信号，从而得到回波的特征，处理器将这些特征根据用户需求完成处理比如去掉不需要的高频噪声信号等)，然后显示处理结果。直到处理结束。
图3为本发明一具体实施例方法流程图。开始以后用户根据需求设置一串激励脉冲的个数，每个激励脉冲的宽度，相邻激励脉冲的间隔时间的描述，即需要多少个激励脉冲，第一个激励脉冲宽度为多少ns(纳秒)，延时多少时间以后发射第二个激励脉冲，第二个激励脉冲宽度为多少等等，从而形成一组用户所需的激励脉冲串设置。
接下来启动脉冲发射器开始发射第一个脉冲(即通过FPGA的时钟计数上升沿个数(或者下降沿个数)，从而确定第一个脉冲宽度需要经历多少个时钟周期的上升沿，在这些上升沿内使第一脉冲一直保持在高电平，计数完成以后再将脉冲变为低电平)。
然后，第一个脉冲激励探头以后产生第一个回波信号开启ADC(模拟数字转化器)开始接收第一个回波的信号。ADC将回波信号转换成数字信号传输给FPGA，FPGA开始处理第一个回波的数字信号(即对数字信号进行滤波处理或者丢掉不需要的数据等等)，并且将第一个回波信号传输到处理器。
接着发射第二个脉冲激励信号，重复以上过程。直到发射，接收和处理第N个激励脉冲以后，处理器将N个回波合成特征处理(由于受到不同宽度脉冲不同时间间隔的脉冲激励，探头将在不同的时间间隔产生信号幅值不同的回波信号，从而得到回波的特征，处理器将这些特征根据用户需求完成处理比如去掉不需要的高频噪声信号等)，然后显示处理结果。直到处理结束。
另外，本发明实施例还提供一种组合调制超声波脉冲收发处理装置。如图2所示，为本发明实施例提供的一种组合调制超声波脉冲收发处理装置示意图。
一种组合调制超声波脉冲收发处理装置，包括参数设置单元11、发射单元22、接收及处理单元33及合成单元44。
参数设置单元11，用于依据需求设置激励脉冲串参数；
具体而言，在本发明实施例中，首先装入脉冲串信号描述文件，即通过对脉冲个数、每个脉冲的宽度和每个脉冲间距时间的描述，进而对激励脉冲串参数进行设置。
进一步的，具体而言是，开始以后用户根据需求设置一串激励脉冲的个数，每个激励脉冲的宽度，相邻激励脉冲的间隔时间的描述，即需要多少个激励脉冲，第一个激励脉冲宽度为多少ns(纳秒)，延时多少时间以后发射第二个激励脉冲，第二个激励脉冲宽度为多少等等，从而形成一组用户所需的激励脉冲串设置。
发射单元22，用于启动脉冲发射器开始发射超声波脉冲；
具体而言，在本发明实施例中，接着启动脉冲发射器开始发射第一个超声波脉冲(即通过FPGA的时钟计数上升沿个数(或者下降沿个数)，从而确定第一个脉冲宽度需要经历多少个时钟周期的上升沿，在这些上升沿内使第一脉冲一直保持在高电平，计数完成以后再将脉冲变为低电平)。
接收及处理单元33，用于接收并处理脉冲回波；
具体而言，在本发明实施例中，是将第一个脉冲激励探头以后产生第一个回波信号开启ADC(模拟数字转化器)开始接收第一个脉冲回波的信号。ADC将回波信号转换成数字信号传输给FPGA，FPGA开始处理第一个回波的数字信号(即对数字信号进行滤波处理或者丢掉不需要的数据等等)，并且将第一个回波信号传输到处理器。FPGA(Field-Programmable GateArray)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
合成单元44，用于将处理器将接受到的回波信号进行合成特征处理，并显示处理结果。
具体而言，在本发明实施例中，将重复上述步骤二和步骤三，即接着发射第二个脉冲激励信号，重复以上过程。直到发射，接收和处理第N个激励脉冲以后，处理器将N个回波合成特征处理(由于受到不同宽度脉冲不同时间间隔的脉冲激励，探头将在不同的时间间隔产生信号幅值不同的回波信号，从而得到回波的特征，处理器将这些特征根据用户需求完成处理比如去掉不需要的高频噪声信号等)，然后显示处理结果。直到处理结束。
进一步的，在本方案中，以脉冲串为单位完成超声波检测以达到上述目标：即通过一串脉冲宽度不同，脉冲间隔不同的脉冲串(由若干个脉冲组成)为基本单位，即脉冲串由脉冲组成为基本单位组成。激励探头产生不同的回波信号(由于探头作为一个传感器受到不同宽度的脉冲激励，也就是不同能量的脉冲激励将产生不同的回波信号)。
进一步的，在本方案中，对超声波的脉冲宽度进行调制以达到上述目标：即对超声波的激励脉冲宽度调制，采用不同宽度的激励脉冲，也即使用不同能量的激励脉冲。
进一步的，在本方案中，对超声波的脉冲间隔进行调制以达到上述目标：即可以调整任意相邻两个激励脉冲之间的时间间隔，使一串激励脉冲具有相同或者不同的时间间隔。
进一步的，在本方案中，对超声波的脉冲宽度和间隔进行组合调制以达到上述目标：即通过对一串超声波激励脉冲的宽度和时间间隔组合调制，从而产生用户所需要的回波信号。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
综上所述，本文提供了一种组合调制超声波脉冲收发方法及装置，通过依据需求设置激励脉冲串参数，接着启动脉冲发射器开始发射超声波脉冲，然后接收并处理脉冲回波，最终将处理器将接受到的回波信号进行合成特征处理，并显示处理结果，本方案在一个脉冲串内的若干个脉冲设置不同的脉冲宽度和脉冲间隔，采用脉宽调制和周期调整的组合调制方式，进而提高测量精度。
以上对本发明所提供的一种组合调制超声波脉冲收发方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方案；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (13)
1.一种组合调制超声波脉冲收发方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一、依据需求设置激励脉冲串参数；
步骤二、启动脉冲发射器开始发射超声波脉冲；
步骤三、接收并处理脉冲回波；
步骤四、处理器将接受到的回波信号进行合成特征处理，并显示处理结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，参数包括但不限于脉冲个数、每个脉冲的宽度和每个脉冲间距时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，脉冲串由脉冲组成为基本单位组成。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，脉冲串的脉冲宽度度不同，脉冲间隔也不同。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，进一步包括由模拟数字转化器接收脉冲回波信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括，模拟数字转化器会将回波信号转换成数字信号传输给FPGA。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括，FPGA处理回波的数字信号，将对数字信号进行滤波处理或者丢掉不需要的数据，并且将回波信号传输到处理器。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四中，进一步包括重复上述步骤二和步骤三，并且处理器会将接受到的回波信号进行合成特征处理，并显示处理结果。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，进一步包括对超声波的激励脉冲宽度调制，采用不同宽度的激励脉冲，也即使用不同能量的激励脉冲。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，进一步包括可以调整任意相邻两个激励脉冲之间的时间间隔，使一串激励脉冲具有相同或者不同的时间间隔。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，进一步包括通过对一串超声波激励脉冲的宽度和时间间隔组合调制，从而产生用户所需要的回波信号。
12.一种组合调制超声波脉冲收发处理装置，其特征在于，所述装置包括参数设置单元、发射单元、接收及处理单元以及合成单元，通过依据需求设置激励脉冲串参数，接着启动脉冲发射器开始发射超声波脉冲，然后接收并处理脉冲回波，最终将处理器将接受到的回波信号进行合成特征处理，并显示处理结果。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述参数设置单元用于依据需求设置激励脉冲串参数。
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