CN107607616B - 一种无线声波检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种无线声波检测装置及其方法，所述装置包括主控节点、发射脉冲子节点、采集信号子节点；所述主控节点、所述发射脉冲子节点和所述采集信号子节点中均设置有无线模块和微控制器，所述发射脉冲子节点和所述采集信号子节点中设置有GPS同步装置；其中，微控制器通过SPI接口与无线模块相连接，无线模块提供IRQ中断信号给微控制器；GPS同步装置给第三微控制器的PA2引脚提供1PPS秒脉冲。所述方法包括步骤一，初始化；步骤二，连接命令；步骤三，参数设置；步骤四，预采样；步骤五，采样；步骤六，接收数据。本发明具有以下有益效果：轻巧，方便携带与检测；发射脉冲子节点和采集信号子节点的同步精度高。

Description

一种无线声波检测装置及方法

本案是向中国专利局申请的2014106903346的分案。

技术领域

本发明涉及一种声波检测装置，尤其涉及一种无线声波检测装置及方法。

背景技术

随着我国国民经济和科学技术的快速发展，大规模的工程建设如高速公路、桥梁、隧道、大坝等正在迅速兴起，人们对这些工程建设的安全性也日益关注，因此对各工程在施工和运营期间的健康状况进行无损检测显得尤为重要。

目前，国内用于工程检测的声波仪通常采用有线电缆连接的方式将声波的发射单元和接收单元与主机相连，检测工程师在复杂的工程现场进行检测时，不得不一边进行操作一边背着笨重的仪器不断地移动，通常检测场地环境恶劣、检测任务繁多，导致现场布线、拉线很麻烦，长时间的检测对工程师的体力消耗极大，因而检测效率往往低下。

例如，在进行预应力管道注浆质量的检测时，通常采用全长波速法与侧面扫描法相结合的方法，全场波速法是将激励震源和接收探头分别放置在被检测预应力孔道的两边，使用有线传输的仪器需要拉上很长的线进行检测，这将导致检测效率很低。

中国专利CN103630605A公开了一种预应力锚索管道注浆质量检测方法，多个传感器形成线性传感器阵列垂直于被检测锚索管道，传感器与记录仪连接，震源在锚索端头上激发弹性波，并将激励同步信号用电缆连接至记录仪。该套装置的检测传感器和激励震源均是以电缆形式连接于记录仪，在检测现场需要布置多条线缆，不利于检测效率的提高。

中国专利CN102737493A公开了一种检测仪器的无线测量系统及方法，其系统包括控制端和终端检测仪器，采用无线方式通信，但此专利并没有涉及到同步的问题。声波检测系统对于时间同步的要求很高，发射单元与接收单元若达不到很高的同步性将对检测结果的判断产生很大误差。本发明的装置信号发射单元与接收单元相分离，晶振会产生漂移，子节点的无线模块在同时接收主控节点无线模块信号时也会产生一定的时间偏差，因此时钟同步是本发明的关键部分。

中国专利CN103001632A公开了一种基于CPLD的GPS同步采样电路，采用CPLD实现电力系统中各终端设备间的高精度同步采样，将全球定位系统作为各个终端设备共同时间基准，每隔一秒对晶振输出的采样脉冲进行同步锁定，使之保持与GPS时间同步，将采样脉冲的时间误差控制在一秒内产生的误差。此方法比较单一，所达到的精度对于声波仪的应用远远不够。

发明内容

为了克服背景技术中提到的问题，本发明提供一种高精度同步的无线声波检测装置，该装置将发射系统和接收系统与主机分离，以无线方式传输数据，并采用GPS同步装置，再结合无线模块的IRQ信号，设计软件抗干扰措施，实现高精度的同步收发。

本发明所采用的技术方案是：

一种无线声波检测装置，包括主控节点1、发射脉冲子节点2、采集信号子节点3；所述主控节点1用于对装置整体进行控制以及对发射脉冲子节点2和采集信号子节点3进行操作；所述发射脉冲子节点2用于发射脉冲；所述采集信号子节点3用于接收脉冲；所述主控节点1、所述发射脉冲子节点2和所述采集信号子节点3中均设置有无线模块。

优选的，所述主控节点1包括主机101、第一微控制器102、第一无线模块100以及USB供电接口103；所述主机101通过数据线与第一微控制器102连接，第一微控制器102通过SPI接口与第一无线模块100相连接。

为了得到更强的通用性和易用：

进一步优选的，所述主机101通过USB数据线与第一微控制器102连接。

进一步优选的，所述主机101为电脑。

更进一步优选的，所述主机101为平板电脑或手提电脑。

优选的，所述发射脉冲子节点2包括第二无线模块200、第一GPS同步装置201、第二微控制器202、发射脉冲装置203和电源电路204；第二微控制器202通过SPI接口与第二无线模块200相连接，第二无线模块200提供IRQ中断信号给所述第二微控制器202；第一GPS同步装置201给第二微控制器202的PA2引脚提供1PPS秒脉冲；所述电源电路204为发射脉冲子节点2的其它模块提供电源。

进一步优选的，所述发射脉冲装置203为超磁致伸缩换能装置。

超磁致伸缩换能装置，能量大且集中，能穿越30米以上的梁板。

为了适应不同检测情况的需要：

进一步优选的，所述第二微控制器202采用下降沿脉冲或上升沿脉冲控制超磁致伸缩换能装置发射高频脉冲，并可控制脉冲的脉宽。

进一步优选的，所述电源电路204为12V的锂电池和电压转换电路。

优选的，采集信号子节点3包括第三无线模块300、第二GPS同步装置301、第三微控制器302、AD采样电路303、信号调理电路304、探头305和电源电路306；探头305用于接收发射脉冲子节2的发射脉冲装置203发出的脉冲信号，接收的信号经信号调理电路304处理后由AD采样电路303进行模拟-数字信号转换后提供给第三微控制器302进行处理；第三微控制器302除了通过SPI接口与第三无线模块300相连接外，第三无线模块300提供IRQ中断信号给第三微控制器302。第二GPS同步装置301给第三微控制器302的PA2引脚提供1PPS秒脉冲。

进一步优选的，第三微控制器302可以对信号调理电路304进行参数设置。

进一步优选的，第一微控制器102第二微控制器202、第三微控制器302为单片机。

进一步优选的，第一微控制器102第二微控制器202、第三微控制器302为DSP芯片或FPGA芯片。

一种无线声波检测方法，包括以下步骤：

步骤一，初始化；

步骤二，连接命令；

步骤三，参数设置；

步骤四，预采样；

步骤五，采样；

步骤六，接收数据；

优选的，所述步骤一具体为：主控节点1初始化为发送模式；发射脉冲子节点2和采集信号子节点3初始化为接收模式。

优选的，所述步骤二具体为：主控节点1发送连接命令；发射脉冲子节点2和采集信号子节点3进行连接。

进一步优选的，如果连接正确：发射脉冲子节点2和采集信号子节点3返回ACK信号，否则，发射脉冲子节点2和采集信号子节点3上的LED闪烁。

优选的，所述步骤三具体为：主控节点1向发射脉冲子节点2和采集信号子节点3发送设置参数命令；发射脉冲子节点2解析参数信息，设置参数；采集信号子节点3解析参数信息，对硬件和软件进行参数设置。

进一步优选的，设置的参数包括：采样率、采样字节、衰减倍数、滤波参数、脉冲宽度等。

优选的，所述步骤四具体为：主控节点1向发射脉冲子节点2和采集信号子节点3发送预采样命令；发射脉冲子节点2和采集信号子节点3使能外部中断0线。

优选的，所述步骤五具体为：主控节点1向发射脉冲子节点2和采集信号子节点3发送采样命令，同时，将主控节点1上的无线模块设置为接收模式，等待数据上传；

发射脉冲子节点2接收命令完毕，发射脉冲子节点2的微处理器PA0口出现上升沿，进入外部中断0的中断程序，在此中断程序中使能定时器捕获中断，当捕获到发射脉冲子节点2的GPS高电平持续时间达到一定时间时，触发发射脉冲装置发射脉冲；

当采集信号子节点3的微处理器PA0口出现上升沿，进入外部中断0的中断程序，在此中断程序中使能定时器捕获中断，当捕获到采集信号子节点3的GPS高电平持续时间达到一定时间时，触发AD采样电路采样。

进一步优选的，捕获到发射脉冲子节点2的GPS高电平持续时间达到一定时间和捕获到采集信号子节点3的GPS高电平持续时间达到一定时间为100ms。

优选的，所述步骤六具体为：在这一步骤中发射脉冲子节点2不作处理；在采集信号子节点3采集完毕后，采集信号子节点3的无线模块设置为发送模式，将数据上传给主控节点1的无线模块，上传完毕后采集信号子节点3的无线模块返回到接收模式；主控节点1接收采集信号子节点3上传的数据，通过USB口传给主机的主控界面，并返回到发送模式。

重复上述步骤一至六可进行数据的重新采样。

本发明提供一种由三个子节点组成的无线声波检测装置和方法，具有以下有益效果：

1、轻巧，方便携带与检测。发射脉冲与采集信号的装置与主机分离，检测人员只需携带两个轻巧的子节点到待检测的桩基或梁体，主节点可以放置在稍远离待检测物的平坦的地面，由另一位检测人员操控主机的界面，大大减少了布线和人力消耗，提高检测效率，十分有利于远距离透射法的检测。

2、发射脉冲子节点和采集信号子节点的同步精度高。装置和方法利用无线模块的IRQ信号和GPS纳秒级同步的秒脉冲信号，加上中断嵌套的单片机技术，增加软件抗干扰能力，使得两个子节点达到极高的同步性。

3、整个系统传输速度快，无线模块与微控制器以SPI接口相连，速度为9Mbps，主机与主节点以USB接口相连，速度最大可达12Mbps。

附图说明

图1为本发明无线声波检测装置整体示意图。

图2为本发明无线声波检测装置主控节点结构框图。

图3为本发明无线声波检测装置发射脉冲子节点结构框图。

图4为本发明无线声波检测装置采集信号子节点结构框图。

图5为本发明无线声波检测装置中无线模块、GPS与微控制器引脚连接图。

图6为本发明无线声波检测方法的整体流程图。

图7为本发明实施例的对同一根梁使用透射法多次得到的波形图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细、完整地说明。

基础知识介绍：

声波透射法：在预埋声测管之间发射并接收声波，通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，对桩身完整性进行检测的方法。由超声脉冲发射源在混凝土内发射高频弹性脉冲波，用高精度接收系统记录该脉冲波在混凝土内传播过程中表现的波动特征。当混凝土内部存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波达到该界面时，产生波的透射和反射，使接收到的透射能量明显降低；当混凝土内部存在松散、蜂窝孔洞等缺陷时，将产生波的散射和绕射，根据波的初始到达时间和波的能量衰减特征、频率变化及波形畸变程度等特征，可获取测得范围内混凝土的声学参数。测试记录不同测试剖面、不同高度上的超声波的特征，经过处理分析就能获得测试区的质量情况。

nRF24L01芯片：由Nordic半导体公司出品，工作在2.4GHz～2.5GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片。包括：频率发生器、增强型“ShockBurst”模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器。输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。几乎可以连接到各种单片机芯片，并完成无线数据传送工作。极低的电流消耗：当工作在发射模式下发射功率为0dBm时电流消耗为11.3mA，接收模式时为12.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低。

SPI接口：SPI接口(Serial Peripheral Interface--串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。

本发明无线声波检测装置采用声波透射法实现对混凝土等进行检测。如图1至图5所示，为本发明提供的优选实施方式。

如图1为本发明无线声波检测装置整体示意图。本发明无线声波检测装置由主控节点1、发射脉冲子节点2、采集信号子节点3组成，主控节点1用于对装置整体进行控制以及对发射脉冲子节点2和采集信号子节点3进行操作；发射脉冲子节点2用于发射脉冲；采集信号子节点3用于接收脉冲，主控节点1、发射脉冲子节点2和采集信号子节点3中均设置有无线模块。

主控节点1、发射脉冲子节点2和采集信号子节点3还包括有无线通信及其GPS同步时的天线，在图中并未示意出。

主控节点1、发射脉冲子节点2和采集信号子节点3三个节点所使用的无线模块均为NRF24L01模块，通过SPI接口与微控制器相连，可达9Mbps的速率，无线信号空中最大速度2Mbps，NRF24L01模块有功率放大功能，在接收信号干扰大时，通过主控界面减小传输速度，提高信号灵敏度。三个节点中的无线模块均被配置为Enhanced ShockBurstTM模式(增强型的ShockBurstTM模式)，在该模式下，改变其配置字的最低一个字节便可实现收发模式的切换。三个节点中的无线模块均被配置为相同的收发地址，使用同一个数据通道，在采集信号期间，主节点1和采集信号子节点3的无线模块可灵活转换模式，以实现边采集边上传的功能。无线模块在发送完数据和接收完数据时均会产生IRQ中断信号。

如图2本发明无线声波检测装置主控节点结构框图。由图所示，主控节点1包括主机101、第一微控制器102、第一无线模块100以及USB供电接口103。

主机101采用电脑，由于测量通常在室外进行，为了便于使用，这里的主机101优选为平板电脑或手提电脑。主机101的主控程序采用LabVIEW软件进行设计，通过VISA驱动与USB相连，控制子节点(发射脉冲子节点2和采集信号子节点3)设置参数、发射脉冲、单次采集、连续采集的命令，对上传的数据进行时域显示、频谱变换、时频显示、保存数据、打开数据的操作，可实现声时、波速自动判读。

主机101通过数据线与第一微控制器102连接，优选的使用USB数据线进行连接，这样的通用性和易用性较强。第一微控制器102通过SPI接口与第一无线模块100相连接。同时为了保证主控节点1的正常工作，还需要必要的电源，这里的电源由USB供电接口103提供。由主机通过USB供电接口103给主控节点1提供正常的供电电压。

如图3为本发明无线声波检测装置发射脉冲子节点结构框图。由图所示，发射脉冲子节2包括第二无线模块200、第一GPS同步装置201、第二微控制器202、发射脉冲装置203和电源电路204。发射脉冲子节点2采用的发射脉冲装置优选为超磁致伸缩换能装置，能量大且集中，能穿越30米以上的梁板。第二微控制器202采用3.3V的下降沿脉冲或上升沿脉冲控制超磁致伸缩换能装置发射高频脉冲，并可控制脉冲的脉宽，适应不同检测情况的需要。

电源电路204为发射脉冲子节点2的其它模块提供电源。这里电源电路204优选为12V的锂电池进行供电同时还有必要的电压转换电路。发射脉冲子节点2的其它模块需要不同电压值的电源，这里电压转换电路的目的是为了提供不同的电压值为发射脉冲子节点2的其它模块提供工作电源。第二微控制器202除了通过SPI接口与第二无线模块200相连接外，第二无线模块200提供IRQ中断信号给第二微控制器202。第一GPS同步装置201给第二微控制器202提供1PPS(pulse per second)秒脉冲，1pps＝1Hz＝1次/秒。

如图4为本发明无线声波检测装置采集信号子节点结构框图。由图所示，采集信号子节点3包括第三无线模块300、第二GPS同步装置301、第三微控制器302、AD采样电路303、信号调理电路304、探头305和电源电路306。探头305用于接收发射脉冲子节2的发射脉冲装置203发出的脉冲信号，之后接收的信号经信号调理电路304处理后由AD采样电路303进行模拟-数字信号转换后提供给第三微控制器302进行处理。同时第三微控制器302可以对信号调理电路304进行参数设置。第三微控制器302除了通过SPI接口与第三无线模块300相连接外，第三无线模块300提供IRQ中断信号给第三微控制器302。第二GPS同步装置301给第三微控制器302提供1PPS秒脉冲。

如图5为本发明无线声波检测装置中无线模块、GPS与微控制器引脚连接图。图所示为发射脉冲子节点2和采集信号子节点3中GPS与微控制器引脚连接图，其中发射脉冲子节点2中无线模块、GPS与微控制器分别为第二无线模块200、第一GPS同步装置201和第二微控制器202；采集信号子节点3中无线模块、GPS与微控制器分别为第三无线模块300、第二GPS同步装置301和第三微控制器302。GPS与微控制器除了电源VCC和地GND公用外，GPS的1PPS连接微控制器的PA2引脚。无线模块与微控制器的引脚连接关系如图5所示。

高精度的同步收发功能的实现是结合无线模块的IRQ中断信号和GPS秒脉冲信号(1PPS)而产生，GPS秒脉冲的同步精度达到纳秒级。IRQ信号连接单片机的PA0口，作为外部中断线0，上升沿触发中断。GPS的秒脉冲信号连接单片机的PA2口，作为单片机定时器2的输入捕获中断，上升沿触发中断，下降沿读取定时器值，且输入捕获中断是嵌套在中断线0中。这里的微控制器优选为单片机。微控制器也可以为DSP芯片或FPGA芯片，只要能实现类似嵌套中断的功能即可。发射脉冲子节点2和采集信号子节点3的无线模块在成功接收到主节点1无线模块相同的采集信号命令包后，均会产生一个低电平的IRQ中断信号，由于晶振误差和无线信号可能延迟的误差，两个子节点(发射脉冲子节点2和采集信号子节点3)产生IRQ中断的时间会产生毫秒级的偏差。两个子节点的单片机接收到这个外部中断信号后，均进入中断线0的中断程序，在此中断程序中使能定时器2的输入捕获中断，当连接到两个子节点的GPS秒脉冲出现一次上升沿时，触发产生定时器2的输入捕获中断，并在下降沿读取定时器值，当此值与GPS高电平持续时间100ms相等时，分别对两个子节点进行发射脉冲和启动数模转换的命令，以达到高精度的收发同步。

本发明的装置主要包括主控节点1、发射脉冲子节点2、采集信号子节点3。主机通过USB接口和主控节点1的无线模块发送命令给两个子节点无线模块，实现仪器连接判断、参数设置、单次采集、连续采集等命令，两个子节点2和3在空间上是分离的，它们实现同步的方法是：两个子节点均连接GPS同步装置，再结合无线模块的IRQ中断信号，设计软件抗干扰措施，实现高精度的同步收发。与现有声波仪相比，本发明的装置结合声波检测技术、无线传输原理、单片机技术，使得声波检测装置的发射单元、采集信号单元均通过无线信道与主机通信，并且结合硬件和软件的措施使得收发单元具有很高的同步性，大大提高检测效率，且检测结果具有较高的准确性。

如图6为本发明无线声波检测方法流程图，图6中的流程与图1-图5所示及前述的装置相对应。

具体方法包括以下步骤：

步骤一，初始化；

具体为：主控节点1初始化为发送模式；发射脉冲子节点2和采集信号子节点3初始化为接收模式。

目的是为了主控节点1向发射脉冲子节点2和采集信号子节点3发送命令。

步骤二，连接命令；

具体为：主控节点1发送连接命令；发射脉冲子节点2和采集信号子节点3进行连接。

如果连接正确：发射脉冲子节点2和采集信号子节点3返回ACK信号，否则，在发射脉冲子节点2和采集信号子节点3上设置的LED闪烁。

步骤三，参数设置；

具体为：主控节点1向发射脉冲子节点2和采集信号子节点3发送设参命令；发射脉冲子节点2解析参数信息，设置参数；采集信号子节点3解析参数信息，对硬件和软件进行参数设置。

设置的参数包括：采样率、采样字节、衰减倍数、滤波参数、脉冲宽度等。

步骤四，预采样；

具体为：主控节点1向发射脉冲子节点2和采集信号子节点3发送预采样命令；发射脉冲子节点2和采集信号子节点3使能外部中断0线。

步骤五，采样；

具体为：主控节点1向发射脉冲子节点2和采集信号子节点3发送采样命令，同时，将主控节点1上的无线模块设置为接收模式，等待数据上传；

发射脉冲子节点2接收命令完毕，发射脉冲子节点2的微处理器PA0口出现上升沿，进入外部中断0的中断程序，在此中断程序中使能定时器捕获中断，当捕获到发射脉冲子节点2的GPS高电平持续时间达到100ms时，触发发射脉冲装置发射脉冲。

当采集信号子节点3的微处理器PA0口出现上升沿，进入外部中断0的中断程序，在此中断程序中使能定时器捕获中断，当捕获到采集信号子节点3的GPS高电平持续时间达到100ms时，触发AD采样电路采样。

步骤六，接收数据；

具体为：在这一步骤中发射脉冲子节点2不作处理；在采集信号子节点3采集完毕后，采集信号子节点3的无线模块设置为发送模式，将数据上传给主控节点1的无线模块，上传完毕后采集信号子节点3的无线模块返回到接收模式；主控节点1接收采集信号子节点3上传的数据，通过USB口传给主机的主控界面，并返回到发送模式。

重复上述步骤一至六可进行数据的重新采样。

以上方法主机通过人机交互界面经USB接口和主控节点无线模块发送命令给两个子节点无线模块，实现仪器连接判断、参数设置、单次采集、连续采集命令，两个子节点连接GPS同步装置，利用无线模块的IRQ信号，再结合单片机的中断嵌套技术，提高了软件抗干扰能力，同时，增强了对无线信号及GPS同步信号的有效判断，可达到高精度的收发同步。

具体实施例：

在实施例中提供了一种管道注浆密实度检测的操作方法，包括以下步骤：

1、两个子节点放置在被测管道两侧，主控节点可以稍远离被测物。三个节点开机初始化，主控节点无线模块初始化为发送模式，两个子节点无线模块初始化为接收模式，若无线模块连接异常，会通过LED灯不断闪烁来提示。

2、主机电脑通过上位机控制界面发送不同的命令给主控节点无线模块，并将命令通过2.4GHz的无线信道传输给两个子节点无线模块，三个节点分别解析信号，并执行相应的命令。

连接命令。节点连接正确子节点返回ACK信号，连接错误则LED闪烁；

参数命令。参数包括：采样率、采样字节、衰减倍数、滤波参数、脉冲宽度，设参成功后上位机界面的虚拟LED灯会提示设参成功；

预采样命令。两个子节点单片机使能外部中断0线；

采样命令。主控节点将无线模块设置为接收模式，等待数据上传。子节点2和节点3接收命令完毕，连接IRQ的PA0口将出现上升沿，程序进入外部中断0的中断程序，在此中断程序中使能定时器输入捕获，当捕获到GPS的1PPS秒脉冲持续100ms的高电平时，发射脉冲子节点2触发激励震源(超磁致伸缩换能装置)发射脉冲，采集信号子节点3触发AD采样。

子节点3采集完毕后，无线模块被设置为发送模式，将数据打包上传给主控节点1。上传完毕后返回到接收模式。主控节点无线模块接收到子节点3上传的数据，再通过USB口传到主控界面，并回到发送模式，等待下一次命令。

主控界面实时显示出时域信号、频谱图、频谱累加图等，根据读到的声时参数和被测物的长度可以自动算出波速。

图7显示的是对同一根梁使用透射法多次得到的波形图，从图中采用本发明无线声波检测装置和方法后，得到的波形具有很好的重复性，同步性很高。最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种无线声波检测装置，其特征在于：包括主控节点(1)、发射脉冲子节点(2)、采集信号子节点(3)；所述主控节点(1)用于对装置整体进行控制以及对发射脉冲子节点(2)和采集信号子节点(3)进行操作；所述发射脉冲子节点(2)用于发射脉冲；所述采集信号子节点(3)用于接收脉冲；所述主控节点(1)、所述发射脉冲子节点(2)和所述采集信号子节点(3)中均设置有无线模块和微控制器，所述发射脉冲子节点(2)和所述采集信号子节点(3)中设置有GPS同步装置；其中，所述发射脉冲子节点(2)的微控制器通过SPI接口与无线模块相连接，无线模块提供IRQ中断信号给微控制器，所述采集信号子节点(3)的微控制器通过SPI接口与无线模块相连接，无线模块提供IRQ中断信号给微控制器；所述发射脉冲子节点(2)的GPS同步装置给发射脉冲子节点(2)的微控制器的PA2引脚提供1PPS秒脉冲，所述采集信号子节点(3)的GPS同步装置给采集信号子节点(3)的微控制器的PA2引脚提供1PPS秒脉冲。

2.如权利要求1所述的无线声波检测装置，其特征在于：所述主控节点(1)包括主机(101)、第一微控制器(102)、第一无线模块(100)以及USB供电接口(103)；所述主机(101)通过数据线与第一微控制器(102)连接，第一微控制器(102)通过SPI接口与第一无线模块(100)相连接。

3.如权利要求2所述的无线声波检测装置，其特征在于：所述主机(101)通过USB数据线与第一微控制器(102)连接。

4.如权利要求2所述的无线声波检测装置，其特征在于：所述主机(101)为电脑。

5.如权利要求4所述的无线声波检测装置，其特征在于：所述主机(101)为平板电脑或手提电脑。

6.如权利要求1所述的无线声波检测装置，其特征在于：所述发射脉冲子节点(2)包括第二无线模块(200)、第一GPS同步装置(201)、第二微控制器(202)、发射脉冲装置(203)和电源电路(204)；第二微控制器(202)通过SPI接口与第二无线模块(200)相连接，第二无线模块(200)提供IRQ中断信号给所述第二微控制器(202)；第一GPS同步装置(201)给第二微控制器(202)的PA2引脚提供1PPS秒脉冲；所述电源电路(204)为发射脉冲子节点(2)的第二无线模块(200)、第一GPS同步装置(201)、第二微控制器(202)和发射脉冲装置(203)提供电源。

7.如权利要求6所述的无线声波检测装置，其特征在于：所述发射脉冲装置(203) 为超磁致伸缩换能装置。

8.如权利要求6所述的无线声波检测装置，其特征在于：所述第二微控制器(202)采用下降沿脉冲或上升沿脉冲控制超磁致伸缩换能装置发射高频脉冲，并可控制脉冲的脉宽。

9.如权利要求6所述的无线声波检测装置，其特征在于：所述电源电路(204)为12V的锂电池和电压转换电路。

10.如权利要求1所述的无线声波检测装置，其特征在于：采集信号子节点(3)包括第三无线模块(300)、第二GPS同步装置(301)、第三微控制器(302)、AD采样电路(303)、信号调理电路(304)、探头(305)和电源电路(306)；探头(305)用于接收发射脉冲子节点 (2)的发射脉冲装置(203)发出的脉冲信号，接收的信号经信号调理电路(304)处理后由AD采样电路(303)进行模拟-数字信号转换后提供给第三微控制器(302)进行处理；第三微控制器(302)除了通过SPI接口与第三无线模块(300)相连接外，第三无线模块(300)提供IRQ中断信号给第三微控制器(302)；第二GPS同步装置(301)给第三微控制器(302)的PA2引脚提供1PPS秒脉冲。

11.如权利要求10所述的无线声波检测装置，其特征在于：第三微控制器(302)可以对信号调理电路(304)进行参数设置。

12.如权利要求2、6或10任一所述的无线声波检测装置，其特征在于：第一微控制器(102)、第二微控制器(202)、第三微控制器(302)为单片机。

13.如权利要求2、6或10任一所述的无线声波检测装置，其特征在于：第一微控制器(102)、第二微控制器(202)、第三微控制器(302)为DSP芯片或FPGA芯片。

14.一种利用权利要求1～11任一所述的无线声波检测装置进行检测的方法，包括以下步骤：

步骤一，初始化：主控节点(1)初始化为发送模式，发射脉冲子节点(2)和采集信号子节点(3)初始化为接收模式；

步骤二，连接命令：主控节点(1)发送连接命令，发射脉冲子节点(2)和采集信号子节点(3)进行连接；

步骤三，参数设置：主控节点(1)向发射脉冲子节点(2)和采集信号子节点(3)发送设置参数命令，发射脉冲子节点(2)解析参数信息，设置参数；采集信号子节点(3)解析参数信息，对硬件和软件进行参数设置；

步骤四，预采样：主控节点(1)向发射脉冲子节点(2)和采集信号子节点(3)发送预采样命令，发射脉冲子节点(2)和采集信号子节点(3)使能外部中断0线；

步骤五，采样：主控节点(1)向发射脉冲子节点(2)和采集信号子节点(3)发送采样命令，同时，将主控节点(1)上的无线模块设置为接收模式，等待数据上传；

步骤六，接收数据：在这一步骤中发射脉冲子节点(2)不作处理，在采集信号子节点(3)采集完毕后，采集信号子节点(3)的无线模块设置为发送模式，将数据上传给主控节点(1)的无线模块，上传完毕后采集信号子节点(3)的无线模块返回到接收模式，主控节点(1)接收采集信号子节点(3)上传的数据，通过USB口传给主机的主控界面，并返回到发送模式。

15.如权利要求14所述的检测方法，其特征在于，所述步骤二如果连接正确：发射脉冲子节点(2)和采集信号子节点(3)返回ACK信号，否则，发射脉冲子节点(2)和采集信号子节点(3)上的LED闪烁。

16.如权利要求14所述的检测方法，其特征在于：所述步骤三设置的参数包括：采样率、采样字节、衰减倍数、滤波参数、脉冲宽度。

17.如权利要求14所述的检测方法，其特征在于：所述步骤五发射脉冲子节点(2)接收命令完毕，发射脉冲子节点(2)的微处理器PA0口出现上升沿，进入外部中断0的中断程序，在此中断程序中使能定时器捕获中断，当捕获到发射脉冲子节点(2)的GPS高电平持续时间达到一定时间时，触发发射脉冲装置发射脉冲；当采集信号子节点(3)的微处理器PA0口出现上升沿，进入外部中断0的中断程序，在此中断程序中使能定时器捕获中断，当捕获到采集信号子节点(3)的GPS高电平持续时间达到一定时间时，触发AD采样电路采样。

18.如权利要求17所述的检测方法，其特征在于：捕获到发射脉冲子节点(2)的GPS高电平持续时间达到一定时间和捕获到采集信号子节点(3)的GPS高电平持续时间达到一定时间为100ms。

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