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    重庆时时彩工具软件: 相控阵全局聚焦系统及其聚焦方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201410117109.3

    申请日:

    2014.03.26

    公开号:

    CN103913513A

    公开日:

    2014.07.09

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止 IPC(主分类):G01N 29/07申请日:20140326授权公告日:20160511终止日期:20180326|||授权|||著录事项变更IPC(主分类):G01N 29/07变更事项:发明人变更前:费跃农变更后:费跃农 彭小冲|||实质审查的生效IPC(主分类):G01N 29/07申请日:20140326|||公开
    IPC分类号: G01N29/07 主分类号: G01N29/07
    申请人: 深圳大学
    发明人: 费跃农
    地址: 518060 广东省深圳市南山区南海大道3688号
    优先权:
    专利代理机构: 深圳市中知专利商标代理有限公司 44101 代理人: 张皋翔
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410117109.3

    授权公告号:

    ||||||||||||

    法律状态公告日:

    2019.03.19|||2016.05.11|||2015.01.07|||2014.08.06|||2014.07.09

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开一种在单个换能器单元轮流发射,所有换能器单元接收并将发射和接收合成聚焦在空间多个采样点的回波线扫描信号且可大大改善空间成像质量的相控阵全局聚焦系统及其聚焦方法。其包括换能器单元、信号处理单元、动态延迟全局聚焦补偿??楹托藕诺幽??,其可以将相控阵发射和接收合成聚焦在空间初始聚焦点之后合成线上的任何一个空间点上,在超声波相控阵无损检测应用中,采用其可以获得成像失真小、图像质量高的预设采样点反射的回波线扫描信号,并且在折射的条件下也可以满足所有深度聚焦补偿要求。其还可以改善传统相控阵技术,减小因缺陷深度不在聚焦深度而产生失真,可以达到被检物成像全图聚焦的效果。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种相控阵全局聚焦系统,包括若干个由依次相接的换能器单元、信号处理单元和延时补偿??楣钩傻男藕磐ǖ酪约坝胨行藕磐ǖ懒纳衔换徒佑谒行藕磐ǖ朗涑龆说男藕诺幽??,其特征在于:所述的延时补偿??槲映偃志劢共钩ツ??,该??榘ù娲⑵?、寄存器、双口RAM存储器、数据比较器和计数器,其中, 
    在每个信号通道的动态延迟全局聚焦补偿??橹械拇娲⑵?中保存有经上位机计算在本信号通道换能器单元发射时获得的所有信号通道的发射聚焦补偿表;在存储器2中保存有经上位机计算本信号通道的接收聚焦补偿表;在寄存器A和寄存器B中分别保存有本信号通道的发射启动补偿聚焦延迟值和发射初始聚焦延迟值,在寄存器C和寄存器D中分别保存有本信号通道的接收启动补偿聚焦延迟值和接收初始聚焦延迟值; 
    在所述发射聚焦补偿表中,记载有各信号通道换能器单元轮流发射声波合成聚焦至初始聚焦点之后的合成线上的各采样点x*nd需要插入发射延时补偿的采样点的自然序数值An;所述合成线为过基准单元与初始聚焦点的声波传播路径; 
    在所述接收聚焦补偿表中,记载有本信号通道换能器单元将来自于初始聚焦点之后的合成线上的各采样点x*nd的回波合成聚焦在所述采样点需要插入接收延时补偿的采样点的自然序数值An;所述合成线为过基准单元与初始聚焦点的声波传播路径; 
    所述发射初始聚焦延迟值为本信号通道换能器单元和基准单元分别至初始 聚焦点的声波传播时间差;所述接收初始聚焦延迟值为本信号通道换能单元和基准单元分别接收来自于初始聚焦点的回波的传播时间差加上本通道的发射初始聚焦延迟值; 
    所述发射启动补偿聚焦延迟值为本信号通道对接收到的回波数字信号按照所述发射聚焦补偿表中的自然序数值启动插入发射延时补偿的起始时间,所述发射启动补偿聚焦延迟值为TBC=2×t1x/T,其中,t1x为基准单元至初始聚焦点的声波传播时间,T为所述各采样点的采样周期; 
    所述接收启动补偿聚焦延迟值为本信号通道对接收到的回波数字信号按照所述接收聚焦补偿表中的自然序数值启动插入接收延时补偿的起始时间,所述接收启动补偿聚焦延迟值为TBC’=2×t1x/T+TnI,其中,t1x为基准单元至初始聚焦点的声波传播时间,T为所述各采样点x*nd的采样周期; 
    所述信号处理单元为AD转换电路,其将本信号通道换能器单元接收到的回波信号转换为离散数字信号,经发射初始聚焦延迟值和接收初始聚焦延迟值的补偿,再在发射启动补偿聚焦延迟值和接收启动补偿聚焦延迟值后,按照所述发射聚焦补偿表和接收聚焦补偿表记载的自然序数值对该离散数字信号插入单位采样周期延时补偿,将其变为待叠加数字信号输入至信号叠加???; 
    所述发射和接收延时补偿均为一个采样周期T。 
    所述信号叠加??榻行藕磐ǖ赖乃龃邮中藕诺雍铣删劢钩刹糠窒呱栊藕挪⒈4?,所有单元发射完毕后,将所有部分线扫描信号叠加成线扫描信号。 

    2.  根据权利要求1所述的相控阵全局聚焦系统,其特征在于:所述采样点x*nd应满足以下条件: 

    表示基准单元1到采样点x*nd声波传播时间,t1x表示基准单元到初始聚焦点x的声波传播时间,点x*nd满足下式nd∈(1,max),max取决于总采样点数,nd为所述合成线上位于初始聚焦点之后所有采样周期对应的空间点的序数,T为采样周期。 

    3.  根据权利要求2所述的相控阵全局聚焦系统,其特征在于:将本信号通道换能器单元接收到的回波信号转换为离散数字信号并在发射启动补偿聚焦延迟值和接收启动补偿聚焦延迟值对应采样信号个数后,所述插入单位采样周期延时补偿的判断条件为: 

    num为本信号通道插入相应的延时补偿的次数,对采样点x*nd逐个进行判断,若上述条件成立,则初始聚焦点x后的第nd个采样点x*nd要插入一个单位采样周期延时补偿,将此序数nd存入An,并将num加1;若不成立,nd=nd+1,用下一个采样点x*nd进行判断,直至nd=max;tnx*nd为本信号通道换能器单元至采样点x*nd的声波传播时间,tnx为本信号通道换能器单元至初始聚焦点x的声波传播时间。 

    4.  根据权利要求1所述的相控阵全局聚焦系统,其特征在于:所述动态延迟全局聚焦补偿??橹?, 
    存储器1的输出端与比较器1的一个输入端相接,存储器1的使能口通过一个计数器与寄存器A的输出端相接,存储器1的读地址端通过一个计数器与 比较器1的第一输出端相接; 
    双口RAM1的写数据端与所述AD转换电路相接,双口RAM1的读数据端通过一个计数器分别与比较器1的另一个输入端和寄存器A的输出端相接,同时该读数据端还与双口RAM2的写数据端相接,双口RAM1的读地址端通过读地址计数器、与门电路1与比较器1的第二输出端相接,与门电路1的一个输入端通过一个计数器与寄存器B的输出端相接,双口RAM1的写地址端与其写地址计数器相接; 
    存储器2的输出端与比较器2的一个输入端相接,存储器2的使能口通过一个计数器与寄存器C的输出端相接,存储器2的读地址端通过一个计数器与比较器2的第一输出端相接; 
    双口RAM2的读数据端通过一个计数器分别与比较器2的另一个输入端和寄存器C的输出端相接,同时该读数据端还与所述的信号叠加??榈氖淙攵讼嘟?,双口RAM2的读地址端通过读地址计数器、与门电路2与比较器2的第二输出端相接,与门电路2的一个输入端通过一个计数器与寄存器D的输出端相接,双口RAM2的写地址端与其写地址计数器相接。 

    5.  一种应用权利要求1-4中任一项所述的相控阵全局聚焦系统进行超声检测的方法,包括相控发射时,将N个换能器单元以顺序激励方式发出的声波合成聚焦在初始聚焦点的方法以及接收回波时,进行信号延时叠加并获得过初始聚焦点的回波线扫描的方法,其特征在于:使用包括N条由换能器单元、信号处理单元、动态延迟全局聚焦补偿??樽槌傻男藕磐ǖ酪约坝胨行藕磐ǖ懒纳衔换徒佑谒行藕磐ǖ朗涑龆说男藕诺幽??,对所有信号通道对应的换能器单元依次轮流单独发射相同频率的超声波, 
    同时,所有信号通道的换能器单元接收在预设采样周期规定的各空间采样点x*nd位置遇缺陷或裂痕反射后的回波,经AD转换电路将该回波转换为离散数字信号, 
    该离散数字信号经相应信号通道的动态延迟全局补偿聚焦??榻醒邮辈钩ズ?,在信号叠加??榻械邮中藕挪⒈4?, 
    待所有信号通道的换能器单元发射完毕后,将每次发射得到的叠加后的数字信号进行再一次叠加并形成合成聚焦在所述各采样点x*nd的回波线扫描信号, 
    所述延时补偿为本信号通道的发射初始聚焦延迟补偿后、在发射启动补偿聚焦延迟值对应的离散信号个数之后按照本信号通道的发射聚焦补偿表记载的需要插入延时补偿的采样点的序数对本信号通道的所述离散数字信号进行单位时间T的延时补偿和本信号通道的接收初始聚焦延迟补偿后,在接收启动补偿聚焦延迟值对应的离散信号个数之后按照本信号通道的接收聚焦补偿表记载的需要插入延时补偿的采样点的自然序数An对该离散数字信号进行单位时间T的延时补偿。 

    6.  根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述发射聚焦补偿表由所述上位机根据用户输入的换能器单元的楔块参数、探头参数、聚焦参数和预设的采样点的采样周期计算得出并保存至动态延迟全局聚焦补偿??橹械拇娲⑵?,其中, 
    在所述发射聚焦补偿表中,记载有各信号通道换能器单元轮流发射声波合成聚焦至初始聚焦点之后的合成线上的各采样点x*nd需要插入发射延时补偿的采样点的自然序数值An;所述合成线为过基准单元与初始聚焦点的声波传播路径,所有信号通道对应的动态延迟全局聚焦补偿??橹兴玫姆⑸渚劢共钩ケ?nbsp;共用相同的发射聚焦补偿表; 
    所述接收聚焦补偿表由所述上位机根据用户输入的换能器单元的楔块参数、探头参数、聚焦参数和预设的采样点的采样周期计算得出并保存至动态延迟全局聚焦补偿??橹械拇娲⑵?,其中, 
    在所述接收聚焦补偿表中,记载有本信号通道换能器单元将来自于初始聚焦点之后的合成线上的各采样点x*nd的回波合成聚焦在所述采样点需要插入接收延时补偿的采样点的自然序数值An;所述合成线为过基准单元与初始聚焦点的声波传播路径;所有信号通道对应的动态延迟全局聚焦补偿??橹兴玫慕邮站劢共钩ケ硐嗷ザ懒?; 
    所述发射启动补偿聚焦延迟值和发射初始聚焦延迟值由上位机根据用户输入的楔块参数、探头参数、聚焦参数和预设的采样点的采样周期计算得出并分别保存至动态延迟全局聚焦补偿??橹械募拇嫫鰽和寄存器B中,其中, 
    所述发射启动补偿聚焦延迟值为本信号通道对接收到的回波数字信号按照所述发射聚焦补偿表中的自然序数值启动插入发射延时补偿的起始时间,所述发射启动补偿聚焦延迟值为TBC=2×t1x/T,即为基准单元至初始聚焦点声波传播时间对应的采样周期个数的两倍,其中,t1x为基准单元至初始聚焦点的声波传播时间,T为所述各采样点的采样周期; 
    所述发射初始聚焦延迟值Tn1为本信号通道换能器单元和基准单元分别至初始聚焦点的声波传播时间差。 

    7.  根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述接收启动补偿聚焦延迟值和接收初始聚焦延迟值由上位机根据用户输入的楔块参数、探头参数、聚焦 参数和预设的采样点的采样周期计算得出并分别保存至动态延迟全局聚焦补偿??橹械募拇嫫鰿和寄存器D中,其中, 
    所述接收启动补偿聚焦延迟值为本信号通道对接收到的回波数字信号按照所述接收聚焦补偿表中的自然序数值启动插入接收延时补偿的起始时间,所述接收启动补偿聚焦延迟值为TBC’=(2×t1x/T)+Tn1,即为发射启动补偿聚焦延迟值加上本信号通道的发射初始聚焦延迟值,其中,t1x为基准单元至初始聚焦点的声波传播时间,T为所述各采样点x*nd的采样周期,Tn1为发射初始聚焦延迟值; 
    所述接收初始聚焦延迟值Tn1’为本信号通道换能单元和基准单元分别接收来自于初始聚焦点的回波的传播时间差加上本通道的发射初始聚焦延迟值,TnI’=TnI+TnI=2*TnI。 

    8.  根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述离散数字信号在每个采样周期依次由本信号通道的动态延迟全局聚焦补偿??橹械乃赗AM1的写数据端写入,同时由其读数据端分别由双口RAM2的写数据端写入双口RAM2中和经计数器写入比较器1中,通过动态改变双口RAM1和双口RAM2的写读地址差来改变各通道的延迟; 
    当本信号通道在某采样周期内需要插入延时补偿时,则本信号通道动态延迟全局聚焦补偿??橹械乃赗AM1存储器在本采样周期的读地址计数器值保持不变,由于其写地址计数器值每周期都加一,即写读地址差增加一,本信号通道增加一个周期延迟; 
    当本信号通道在本采样周期内不需要插入延时补偿时,则本信号通道动态延迟全局聚焦补偿??橹械乃赗AM1存储器的读写地址计数器值均加一,即写读地址差不变,本信号通道延迟保持不变; 
    每采样周期用对应的计数器记录本信号通道启动补偿后双口RAM1和RAM2输出所对应的采样周期数,用以与存储器1或存储器2内补偿表输出值作比较,判断是否此时刻要增加一个周期延迟; 
    动态延迟全局聚焦补偿??橹械拇娲⑵?在发射启动补偿聚焦延迟值对应采样周期后开始输出一个其保存的自然序数An值,经比较器1与双口RAM1读数据计数器输出的采样周期数进行比较,若相等,该双口RAM存储器读地址计数器值不变,增加一个延迟,该存储器读地址计数器值加一,输出下一个存储器1保存的自然序数An值;若不等,双口RAM1读地址计数器值加一存储器1读地址计数器值不变,写读地址差没有变,延迟保持不变; 
    动态延迟全局聚焦补偿??橹械拇娲⑵?在接收启动补偿聚焦延迟值对应采样周期后开始输出一个其保存的自然序数An值,经比较器2与双口RAM2读数据计数器输出的采样周期数进行比较,若相等,该双口RAM存储器读地址计数器值不变,增加一个延迟,该存储器读地址计数器值加一,输出下一个存储器1保存的自然序数An值;若不等,双口RAM2读地址计数器值加一存储器2读地址计数器值不变,写读地址差没有变,延迟保持不变; 

    9.  根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述楔块参数为楔块角度(ω)、第一信号通道的换能器单元高度(H1)和楔块内声速(v1);所述探头参数为相控阵信号通道的个数(M)和相邻信号通道换能器单元的芯距(ρ);所述聚焦参数为试件半声程焦距(L)、被测物入射角度(β)和被测物中的声速(v2)。 

    10.  根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述动态延迟全局聚焦补偿??橹?, 
    存储器1的输出端与比较器1的一个输入端相接,存储器1的使能口通过一个计数器与寄存器A的输出端相接,存储器1的读地址端通过一个计数器与比较器1的第一输出端相接; 
    双口RAM1的写数据端与所述AD转换电路相接,双口RAM1的读数据端通过一个计数器分别与比较器1的另一个输入端和寄存器A的输出端相接,同时该读数据端还与双口RAM2的写数据端相接,双口RAM1的读地址端通过读地址计数器、与门电路1与比较器1的第二输出端相接,与门电路1的一个输入端通过一个计数器与寄存器B的输出端相接,双口RAM1的写地址端与其写地址计数器相接; 
    存储器2的输出端与比较器2的一个输入端相接,存储器2的使能口通过一个计数器与寄存器C的输出端相接,存储器2的读地址端通过一个计数器与比较器2的第一输出端相接; 
    双口RAM2的读数据端通过一个计数器分别与比较器2的另一个输入端和寄存器C的输出端相接,同时该读数据端还与所述的信号叠加??榈氖淙攵讼嘟?,双口RAM2的读地址端通过读地址计数器、与门电路2与比较器2的第二输出端相接,与门电路2的一个输入端通过一个计数器与寄存器D的输出端相接,双口RAM2的写地址端与其写地址计数器相接。 

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