CN103926577B - 一种超声波发射接收系统 - Google Patents
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Abstract
一种超声波发射接收系统，包括发射电路和接收电路，发射电路包括：超声波发射探头、驱动放大器、超声波段滤波放大器，接收电路包括：超声波接收探头、超声波段滤波放大器，其特征在于：发射电路还包括便携设备终端处理器、音频段滤波放大器、上变频器与信号产生器，接收电路还包括便携设备终端处理器、下变频器与信号产生器。本发明的优点是：可以利用现有笔记本、平板电脑、手机等便携终设备的音频接口，实现超声波信号的AD、DA处理，克服了现有技术中因为AD、DA要适应不同频率的超声波探头而需要AD、DA模块采样率高的缺点，直接用变频器与信号产生器的组合灵活的覆盖较宽范围的超声波信号，实现灵活多用的系统。
Description
技术领域
本发明涉及超声波技术领域，具体涉及一种超声波发射接收系统。
背景技术
利用超声波信号进行发射与接收，可以实现遥控、探测雷达、信息传递等功能。目前，使用数字信号处理技术进行超声波发射电路的连接方式为：信号处理解调、信息还原装置连接显示器、键盘、输入输出端与信号处理调制器连接、信号处理调制器与DA连接， DA连接超声波段滤波放大器，超声波段滤波放大器连接驱动放大器，驱动放大器连接超声波发射探头。其中AD、DA要适应不同频率的超声波探头，AD、DA模块的采样率就需要比较高，芯片价格也比较高，不利于推广使用。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足而提供一种超声波发射接收系统，不仅可以充分利用了现有的设备，非常方便，而且克服了现有技术中因为AD、DA要适应不同频率的超声波探头而需要AD、DA模块采样率高的缺点，直接用变频器与信号产生器的组合灵活的覆盖较宽范围的超声波信号，转换成频率较低的信号，可以用便携终端直接进行处理，实现的系统灵活多用。
本发明的技术方案如下：
一种超声波发射接收系统，包括发射电路和接收电路，
发射电路包括：超声波发射探头、驱动放大器、超声波段滤波放大器，接收电路包括：超声波接收探头、超声波段滤波放大器，其特征在于：发射电路还包括便携设备终端处理器、音频段滤波放大器、上变频器与信号产生器，接收电路还包括便携设备终端处理器、下变频器与信号产生器；
便携设备终端处理器的输出端与音频段滤波放大器的输入端连接，音频段滤波放大器的输出端连接上变频器的输入端，上变频器的输入端连接信号产生器的输出端，上变频器的输出端与超声波段滤波放大器的输入端连接，超声波段滤波放大器的输出端连接驱动放大器的输入端，驱动放大器的输出端连接超声波发射探头的输入端；
超声波接收探头的输出端与超声波段滤波放大器的输入端连接，超声波段滤波放大器的输出端连接下变频器的输入端，下变频器的输入端与信号产生器的输出端连接，下变频器的输出端与音频段滤波放大器的输入端连接，音频段滤波放大器的输出端连接便携设备终端处理器的输入端。
其中，所述上变频器将音频段滤波放大器送入的信号与信号产生器送入的信号进行混频，实现上变频；
所述下变频器将音频段滤波放大器送入的信号与信号产生器送入的信号进行混频，实现下变频；
所述信号产生器为正弦信号产生器。
所述音频段滤波放大器处理后的信号送入便携设备终端的音频接口。
所述声卡，利用声卡采集信号并存储进便携设备中。
所述便携设备中进行软件编程处理时：发射端，通过频率控制字初始化，进行相位累加运算、本地序列相位字输入、相加运算、Sin数据查表、数据重采样、音频接口波形输出，本地序列相位字输入调整相加运算的相加量的大小，实现调制；接收端，音频接口采集进来的数据进行数据重采样、乘法运算、本地载波输入、FIR低通滤波、相关运算、本地序列输入、序列位移运算、距离计算、结果显示，本地载波输入与数据重采样进行乘法运算，实现相干解调，本地序列输入与FIR低通滤波得到的信号一起送入相关运算，可以获得相关量的特征，可以获得距离信息，然后进行显示。
所述便携设备终端处理器为：笔记本电脑、手机、平板电脑。
系统中，要发送的信息在便携设备中进行软件编程，通过频率控制字初始化，进行相位累加运算、本地序列相位字输入、相加运算、Sin数据查表、数据重采样、音频接口波形输出，本地序列相位字输入调整相加运算的相加量的大小，实现调制，得到的信号通过音频接口送入发射端音频段滤波放大器，发射端音频段滤波放大器处理后的信号输入到上变频器，上变频器将发射端音频段滤波放大器送入的信号与正弦信号产生器送入的信号进行混频，从而实现上变频，上变频器输出的信号送入发射端超声波段滤波放大器进行滤波放大处理，处理后的信号送入驱动放大器，得到足够大的信号后送入超声波发射探头进行超声波信号发射。
超声波接收探头接收到的超声波频段信号，送入接收端超声波段滤波放大器进行滤波放大处理，处理后的信号送入下变频器，通过放大、下变频，得到音频频段的信号，然后输入到便携终端进行软件信号处理。下变频器将接收端超声波段滤波放大器送入的信号与正弦信号产生器送入的信号进行混频，从而实现下变频，下变频器输出的信号送入接收端音频段滤波放大器进行滤波放大处理，处理后的信号送入便携设备中的音频接口，音频接口采集进来的数据进行数据重采样、乘法运算、本地载波输入、FIR低通滤波、相关运算、本地序列输入、序列位移运算、距离计算、结果显示，本地载波输入与数据重采样进行乘法运算，实现相干解调，本地序列输入与FIR低通滤波得到的信号一起送入相关运算，可以获得相关量的特征，可以获得距离信息，然后进行显示，最终接收到信息。
本发明的优点是：可以利用现有笔记本、平板电脑、手机便携终设备的音频接口，实现超声波信号的AD、DA处理，不仅可以充分利用了现有的设备，非常方便，而且克服了现有技术中因为AD、DA要适应不同频率的超声波探头而需要AD、DA模块采样率高的缺点，直接用变频器与信号产生器的组合灵活的覆盖较宽范围的超声波信号，转换成频率较低的信号，可以用便携终端内部的处理器编程直接进行信号处理，就可以实现灵活多用的系统。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为超声波发射系统的基于笔记本电脑的电路方框示意图。
图2为超声波接收系统的基于笔记本电脑的电路方框示意图。
图3为超声波发射系统的基于平板电脑的电路方框示意图。
图4为超声波接收系统的基于平板电脑的电路方框示意图。
图5为超声波发射系统的软件实现序列扩频、PSK调制信号发射输出的流程图。
图6为超声波接收系统的软件实现PSK解调、序列相关、信息数据输出的流程图。
具体实施方式
装置实施例
实施例1
见图1、图2一种超声波发射接收系统，包括发射电路和接收电路，
发射电路包括：超声波发射探头、驱动放大器、超声波段滤波放大器，接收电路包括：超声波接收探头、超声波段滤波放大器，发射电路还包括笔记本电脑、音频段滤波放大器、上变频器与正弦信号产生器，接收电路还包括便笔记本电脑、下变频器与正弦信号产生器；
上变频器将音频段滤波放大器送入的信号与正弦信号产生器送入的信号进行混频，实现上变频；
下变频器将音频段滤波放大器送入的信号与正弦信号产生器送入的信号进行混频，实现下变频；
笔记本电脑的输出端与音频段滤波放大器的输入端连接，音频段滤波放大器的输出端连接上变频器的输入端，上变频器的输入端连接正弦信号产生器的输出端，上变频器的输出端与超声波段滤波放大器的输入端连接，超声波段滤波放大器的输出端连接驱动放大器的输入端，驱动放大器的输出端连接超声波发射探头的输入端；
超声波接收探头的输出端与超声波段滤波放大器的输入端连接，超声波段滤波放大器的输出端连接下变频器的输入端，下变频器的输入端与正弦信号产生器的输出端连接，下变频器的输出端与音频段滤波放大器的输入端连接，音频段滤波放大器的输出端连接便笔记本电脑的输入端。
实施例2
见图3、图4，一种超声波发射接收系统，包括发射电路和接收电路，其中便携设备终端为平板电脑。其余同实施例2。
应用实施例
实施例3
下面结合图3、图4、图5和图6对本发明进行说明。要发送的信息在平板电脑中进行软件编程，通过频率控制字初始化，进行相位累加运算、本地序列相位字输入、相加运算、Sin数据查表、数据重采样、音频接口波形输出，本地序列相位字输入调整相加运算的相加量的大小，实现调制，得到的信号通过声卡的音频接口送入发射端音频段滤波放大器，发射端音频段滤波放大器处理后的信号输入到上变频器，上变频器将发射端音频段滤波放大器送入的信号与正弦信号产生器送入的信号进行混频，从而实现上变频，上变频器输出的信号送入发射端超声波段滤波放大器进行滤波放大处理，处理后的信号送入驱动放大器，得到足够大的信号后送入超声波发射探头进行超声波信号发射。
超声波接收探头接收到的超声波频段信号，送入接收端超声波段滤波放大器进行滤波放大处理，处理后的信号送入下变频器，通过放大、下变频，得到音频频段的信号，然后输入到便携终端进行软件信号处理。下变频器将接收端超声波段滤波放大器送入的信号与正弦信号产生器送入的信号进行混频，从而实现下变频，下变频器输出的信号送入接收端音频段滤波放大器进行滤波放大处理，处理后的信号送入平板电脑中的音频接口，音频接口采集进来的数据进行数据重采样、乘法运算、本地载波输入、FIR低通滤波、相关运算、本地序列输入、序列位移运算、距离计算、结果显示，本地载波输入与数据重采样进行乘法运算，实现相干解调，本地序列输入与FIR低通滤波得到的信号一起送入相关运算，可以获得相关量的特征，可以获得距离信息，然后进行显示，最终接收到信息。
Claims (2)
1.一种超声波发射接收系统，包括发射电路和接收电路，发射电路包括：超声波发射探头、驱动放大器、超声波段滤波放大器，接收电路包括：超声波接收探头、超声波段滤波放大器，其特征在于：发射电路还包括具有音频输出接口的便携设备终端处理器、音频段滤波放大器、上变频器与信号产生器，接收电路还包括具有音频输入接口的便携设备终端处理器、下变频器与信号产生器；上变频器将音频段滤波放大器送入的信号与信号产生器送入的信号进行混频，实现上变频；
下变频器将音频段滤波放大器送入的信号与信号产生器送入的信号进行混频，实现下变频；
所述便携设备终端处理器为：具有音频输入、输出端口的笔记本电脑、手机、平板电脑；
所述音频段滤波放大器处理后的信号送入便携设备终端处理器的音频接口，利用声卡采集信号并存储进便携设备中，在便携设备终端处理器中进行软件编程处理：发射端，通过频率控制字初始化，进行相位累加运算、本地序列相位字输入、相加运算、Sin 数据查表、数据重采样、音频接口波形输出，本地序列相位字输入调整相加运算的相加量的大小，实现调制，通过便携设备终端处理器的音频输出接口实现调制后的信号的输出，其输出信号为音频信号；接收端，便携设备终端处理器的音频接口采集数据进入便携设备处理器，便携设备处理器进行数据重采样、乘法运算、本地载波输入、FIR 低通滤波、相关运算、本地序列输入、序列位移运算、距离计算、结果显示，本地载波输入与数据重采样进行乘法运算，在便携设备处理器实现相干解调，本地序列输入与 FIR 低通滤波得到的信号一起送入相关运算，可以获得相关量的特征，可以获得距离信息，然后进行显示；
所述便携设备终端处理器的音频输出端与音频段滤波放大器的输入端连接，音频段滤波放大器的输出端连接上变频器的输入端，上变频器的输入端连接信号产生器的输出端，上变频器的输出端与超声波段滤波放大器的输入端连接，超声波段滤波放大器的输出端连接驱动放大器的输入端，驱动放大器的输出端连接超声波发射探头的输入端；
超声波接收探头的输出端与超声波段滤波放大器的输入端连接，超声波段滤波放大器的输出端连接下变频器的输入端，下变频器的输入端与信号产生器的输出端连接，下变频器的输出端与音频段滤波放大器的输入端连接，音频段滤波放大器的输出端连接便携设备终端处理器的音频输入端。
2.根据权利要求1所述的一种超声波发射接收系统，其特征是：所述信号产生器为正弦信号产生器。
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