超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及超聲檢測(cè)技術(shù)。本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的噪聲抑制技術(shù)難以保證超聲系統(tǒng)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性及容易造成信號(hào)波形失真的問(wèn)題，提出超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)，信號(hào)輸入端通過(guò)放大模塊一與采樣模塊連接，采樣模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與緩存模塊連接，緩存模塊與處理模塊連接，處理模塊分別與存儲(chǔ)模塊及數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器與信號(hào)輸出端連接，所述同步信號(hào)輸入端通過(guò)放大模塊二與比較模塊連接，比較模塊分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器、倍頻電路及處理模塊連接，倍頻電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。以達(dá)到能夠提高檢測(cè)速率，保證超聲檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，且不容易造成信號(hào)波形的失真的效果。適用于超聲檢測(cè)技術(shù)中的噪聲抑制技術(shù)。
【專利說(shuō)明】超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及超聲檢測(cè)技術(shù)，特別涉及超聲檢測(cè)技術(shù)中的噪聲抑制技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，超聲檢測(cè)是工業(yè)上常見(jiàn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)超聲檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)被檢測(cè) 物件的缺陷、厚度、彈性常量等參量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合空氣耦合、激光超聲等非接觸超聲換能 方法，還可以實(shí)現(xiàn)非接觸無(wú)損測(cè)量。無(wú)論是采用非接觸還是接觸式的超聲換能方法，探頭輸 出的信號(hào)都不可避免帶入噪聲信號(hào)，包括聲學(xué)噪聲和非聲學(xué)噪聲：聲學(xué)噪聲主要是由材料 晶界引起的微結(jié)構(gòu)噪聲，非聲學(xué)噪聲則主要包括電路噪聲、脈沖噪聲等。噪聲的存在會(huì)污染 甚至湮沒(méi)超聲檢測(cè)的有效信號(hào)，影響超聲檢測(cè)的精度及有效性。噪聲處理是超聲檢測(cè)系統(tǒng) 的關(guān)鍵之一。
[0003] 自適應(yīng)噪聲對(duì)消、鎖相放大等是目前超聲檢測(cè)系統(tǒng)通常所采用噪聲抑制技術(shù)。自 適應(yīng)噪聲對(duì)消的核心是利用自適應(yīng)算法最優(yōu)化的數(shù)字濾波器，其算法運(yùn)算量龐大，運(yùn)算時(shí) 間較長(zhǎng)，難以保證超聲系統(tǒng)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性；而超聲檢測(cè)的有效信號(hào)為高頻脈沖信號(hào)，采用鎖 相放大技術(shù)容易造成信號(hào)波形失真。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是針對(duì)自適應(yīng)噪聲對(duì)消的利用自適應(yīng)算法最 優(yōu)化的數(shù)字濾波器，其算法運(yùn)算量龐大，運(yùn)算時(shí)間較長(zhǎng)，難以保證超聲系統(tǒng)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性； 而超聲檢測(cè)的有效信號(hào)為高頻脈沖信號(hào)，采用鎖相放大技術(shù)容易造成信號(hào)波形失真的問(wèn) 題，提供超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)，使用時(shí)，通過(guò)加載對(duì)應(yīng)的軟件及算法，以達(dá)到提高檢測(cè)速 率，保證超聲檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，且不容易造成信號(hào)波形的失真的效果。
[0005] 本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問(wèn)題，采用的技術(shù)方案是，超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)，包括 信號(hào)輸入端、放大模塊一、采樣模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、緩存模塊、處理模塊、存儲(chǔ)模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換 器、同步信號(hào)輸入端、放大模塊二、比較模塊、倍頻電路及信號(hào)輸出端，所述信號(hào)輸入端通過(guò) 放大模塊一與采樣模塊連接，采樣模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與緩存模塊連接，緩 存模塊與處理模塊連接，處理模塊分別與存儲(chǔ)模塊及數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器與信號(hào) 輸出端連接，所述同步信號(hào)輸入端通過(guò)放大模塊二與比較模塊連接，比較模塊分別與模數(shù) 轉(zhuǎn)換器、倍頻電路及處理模塊連接，倍頻電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。
[0006] 進(jìn)一步的，所述放大模塊二為運(yùn)算放大器。
[0007] 進(jìn)一步的，所述倍頻電路包括鎖相環(huán)和計(jì)數(shù)器，所述鎖相環(huán)分別與計(jì)數(shù)器及比較 模塊連接，計(jì)數(shù)器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。
[0008] 再進(jìn)一步的，所述計(jì)數(shù)器為二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器。
[0009] 具體的，所述放大模塊一為低噪聲放大器。
[0010] 具體的，所述采樣模塊為采樣保持器。
[0011] 具體的，所述緩存模塊為先入先出存儲(chǔ)器。
[0012] 具體的，所述處理模塊為微處理器。
[0013] 本實(shí)用新型的有益效果是，使用時(shí)，通過(guò)加載特定的應(yīng)用軟件及算法后，超聲檢測(cè) 信號(hào)首先經(jīng)過(guò)低噪聲放大器進(jìn)行放大，經(jīng)采樣保持器采樣保持后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換完成得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入緩存存儲(chǔ)器緩存，微處理器通過(guò)特定的算 法，讀取緩存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，由微處理器讀取調(diào)用存儲(chǔ) 器中的運(yùn)算結(jié)果送往數(shù)模轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換得到輸出信號(hào)。由于噪聲具有隨機(jī)性，求平均 運(yùn)算中的累積過(guò)程會(huì)使得多次測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲彼此抵消，從而達(dá)到抑制噪聲的目 的。同時(shí)，求平均的運(yùn)算過(guò)程簡(jiǎn)單，能夠保證超聲檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，且數(shù)字采樣的過(guò)程中 波形不易失真。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本實(shí)用新型超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)的實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案：
[0016] 本實(shí)用新型針對(duì)自適應(yīng)噪聲對(duì)消的利用自適應(yīng)算法最優(yōu)化的數(shù)字濾波器，其算法 運(yùn)算量龐大，運(yùn)算時(shí)間較長(zhǎng)，難以保證超聲系統(tǒng)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性；而超聲檢測(cè)的有效信號(hào)為高 頻脈沖信號(hào)，采用鎖相放大技術(shù)容易造成信號(hào)波形失真的問(wèn)題，提供超聲檢測(cè)噪聲抑制系 統(tǒng)，包括信號(hào)輸入端、放大模塊一、采樣模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、緩存模塊、處理模塊、存儲(chǔ)模塊、 數(shù)模轉(zhuǎn)換器、同步信號(hào)輸入端、放大模塊二、比較模塊、倍頻電路及信號(hào)輸出端，所述信號(hào)輸 入端通過(guò)放大模塊一與采樣模塊連接，采樣模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與緩存模 塊連接，緩存模塊與處理模塊連接，處理模塊分別與存儲(chǔ)模塊及數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換 器與信號(hào)輸出端連接，所述同步信號(hào)輸入端通過(guò)放大模塊二與比較模塊連接，比較模塊分 別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器、倍頻電路及處理模塊連接，倍頻電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。通過(guò)加載特定 的應(yīng)用軟件及算法后超聲檢測(cè)信號(hào)首先經(jīng)過(guò)低噪聲放大器進(jìn)行放大，經(jīng)采樣保持器采樣保 持后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換完成得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入緩存存儲(chǔ)器 緩存，微處理器通過(guò)特定的軟件算法，讀取緩存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)于存 儲(chǔ)器中，由微處理器讀取調(diào)用存儲(chǔ)器中的運(yùn)算結(jié)果送往數(shù)模轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換得到輸出信 號(hào)。由于噪聲具有隨機(jī)性，求平均運(yùn)算中的累積過(guò)程會(huì)使得多次測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲彼 此抵消，從而達(dá)到抑制噪聲的目的。求平均的運(yùn)算過(guò)程簡(jiǎn)單，能夠保證超聲檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí) 性，且數(shù)字采樣的過(guò)程中波形不易失真。
[0017] 實(shí)施例
[0018] 本例的超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)，如圖1所示，包括信號(hào)輸入端、放大模塊一、采樣 模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、緩存模塊、處理模塊、存儲(chǔ)模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、同步信號(hào)輸入端、放大模塊 二、比較模塊、倍頻電路及信號(hào)輸出端，所述信號(hào)輸入端通過(guò)放大模塊一與采樣模塊連接， 采樣模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與緩存模塊連接，緩存模塊與處理模塊連接，處理 模塊分別與存儲(chǔ)模塊及數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器與信號(hào)輸出端連接，所述同步信號(hào)輸 入端通過(guò)放大模塊二與比較模塊連接，比較模塊分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器、倍頻電路及處理模塊 連接，倍頻電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。
[0019] 優(yōu)選的，所述放大模塊一為低噪聲放大器。
[0020] 首先，將超聲檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲放大器進(jìn)行放大，然后，經(jīng)采樣保持器采樣保持 后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再轉(zhuǎn)換完成得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入緩存存儲(chǔ)器 緩存，最后，通過(guò)加載特定的軟件及算后后，微處理器讀取緩存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多點(diǎn)平均運(yùn) 算，運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，由微處理器讀取調(diào)用存儲(chǔ)器中的運(yùn)算結(jié)果送往數(shù)模轉(zhuǎn)換進(jìn) 行數(shù)模轉(zhuǎn)換得到輸出信號(hào)。
[0021] 優(yōu)選的，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程是由同步信號(hào)協(xié)調(diào)完成的，同步信號(hào)來(lái)自超 聲發(fā)送裝置的驅(qū)動(dòng)脈沖。為達(dá)成同步信號(hào)協(xié)調(diào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程，超聲檢測(cè)噪聲 抑制系統(tǒng)，設(shè)置有同步信號(hào)輸入端、放大模塊二、比較模塊及倍頻電路，所述同步信號(hào)輸入 端與連接，放大模塊二與比較模塊連接，比較模塊分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器及倍頻電路連接，倍頻 電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。具體的，比較模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的使能端連接，倍頻電路與模數(shù) 轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘端連接。
[0022] 優(yōu)選的，所述倍頻電路包括鎖相環(huán)和計(jì)數(shù)器，所述鎖相環(huán)分別與計(jì)數(shù)器及比較模 塊連接，計(jì)數(shù)器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。所述計(jì)數(shù)器為二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器。
[0023] 優(yōu)選的，所述放大模塊二為運(yùn)算放大器。
[0024] 優(yōu)選的，所述采樣模塊為采樣保持器。
[0025] 優(yōu)選的，所述緩存模塊為先入先出存儲(chǔ)器。
[0026] 具體的，同步信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大后送入比較器，當(dāng)輸入信號(hào)高于某一閾值 電平時(shí)，比較器輸出為高電平，否則比較器輸出為低電平，這樣比較器的輸出是一個(gè)與輸入 信號(hào)同步、同頻的方波信號(hào)。比較器輸出的方波信號(hào)被送入由鎖相環(huán)和二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器 構(gòu)成的倍頻電路，倍頻電路的輸出信號(hào)頻率為輸入端信號(hào)頻率的N倍，N是2的正整數(shù)指數(shù) 冪，與一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)所需的采樣點(diǎn)數(shù)相同。比較器的輸出的方波信號(hào)作為使能信號(hào)輸送 給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使能信號(hào)為高電平則模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能被允許，否則模數(shù)轉(zhuǎn)換器 的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能被關(guān)閉。倍頻電路的輸出信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)輸送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0027] 優(yōu)先的，處理模塊為微處理器。微處理器為執(zhí)行控制及平均運(yùn)算的微處理器，同 時(shí)，微處理器的處理過(guò)程是由同步信號(hào)協(xié)調(diào)完成的。
[0028] 具體的，同步信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器及比較器處理后輸入微處理器，當(dāng)比較器的輸出 為由高電平跳變?yōu)榈碗娖降南陆笛匦盘?hào)時(shí)，微處理器將執(zhí)行以下操作：首先讀取緩存模塊 中的數(shù)據(jù)直至先入先出寄存器為空，然后對(duì)讀取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均運(yùn)算得到有效數(shù)據(jù)，隨 后將有效數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)，最后將有效數(shù)據(jù)送入數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
[0029] 綜上所述，本實(shí)用新型，使用時(shí)通過(guò)加載特定的軟件及算法后，首先將超聲檢測(cè)信 號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲放大器進(jìn)行放大，經(jīng)采樣保持器采樣保持后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程由同步信號(hào)協(xié)調(diào)完成，同步信號(hào)來(lái)自超聲發(fā)送裝置 的驅(qū)動(dòng)脈沖，同步信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大后送入比較器，當(dāng)輸入信號(hào)高于某一閾值電平 時(shí)，比較器輸出為高電平，否則比較器輸出為低電平，這樣比較器的輸出是一個(gè)與輸入信號(hào) 同步、同頻的方波信號(hào)。比較器輸出的方波信號(hào)被送入由鎖相環(huán)和二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器構(gòu)成 的倍頻電路，倍頻電路的輸出信號(hào)頻率為輸入端信號(hào)頻率的N倍，N是2的正整數(shù)指數(shù)冪， 與一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)所需的采樣點(diǎn)數(shù)相同。比較器的輸出的方波信號(hào)作為使能信號(hào)輸送給模 數(shù)轉(zhuǎn)換器，使能信號(hào)為高電平則模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能被允許，否則模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模 數(shù)轉(zhuǎn)換功能被關(guān)閉。倍頻電路的輸出信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)輸送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換完成得到 的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入緩存存儲(chǔ)器緩存，緩存存儲(chǔ)器為一個(gè)先入先出存儲(chǔ)器，當(dāng)比較器的輸出為 由高電平跳變?yōu)榈碗娖降南陆笛匦盘?hào)時(shí)，微處理器首先讀取緩存模塊中的數(shù)據(jù)直至先入先 出寄存器為空，然后微處理器對(duì)讀取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均運(yùn)算得到有效數(shù)據(jù)，隨后微處理器 將有效數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)，最后微處理器將有效數(shù)據(jù)送入數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換， 通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換得到輸出信號(hào)。由于噪聲具有隨機(jī)性，求平均運(yùn)算中的累積過(guò)程會(huì)使得多次 測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲彼此抵消，從而達(dá)到抑制噪聲的目的。求平均的運(yùn)算過(guò)程簡(jiǎn)單，能夠 保證超聲檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，且數(shù)字采樣的過(guò)程中波形不易失真。
【權(quán)利要求】
1. 超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)，其特征在于，包括信號(hào)輸入端、放大模塊一、采樣模塊、模數(shù) 轉(zhuǎn)換器、緩存模塊、處理模塊、存儲(chǔ)模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、同步信號(hào)輸入端、放大模塊二、比較模 塊、倍頻電路及信號(hào)輸出端，所述信號(hào)輸入端通過(guò)放大模塊一與采樣模塊連接，采樣模塊與 模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與緩存模塊連接，緩存模塊與處理模塊連接，處理模塊分別與 存儲(chǔ)模塊及數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器與信號(hào)輸出端連接，所述同步信號(hào)輸入端通過(guò)放 大模塊二與比較模塊連接，比較模塊分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器、倍頻電路及處理模塊連接，倍頻電 路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述放大模塊二為運(yùn) 算放大器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述倍頻電路包括鎖 相環(huán)和計(jì)數(shù)器，所述鎖相環(huán)分別與計(jì)數(shù)器及比較模塊連接，計(jì)數(shù)器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)數(shù)器為二進(jìn)制 異步計(jì)數(shù)器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述放大模塊一為低 噪聲放大器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣模塊為采樣 保持器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述緩存模塊為先入 先出存儲(chǔ)器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲檢測(cè)噪聲抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述處理模塊為微處 理器。
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK203908670SQ201420216979
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】李華棟, 吳云峰, 鄭天策, 瞿鑫, 戴磊, 夏濤 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)