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原文传递发射参考鉴频的超声波检测方法及设备

专利名称：	发射参考鉴频的超声波检测方法及设备
摘要：	本申请实施例涉及一种发射参考鉴频的超声波检测方法及设备。本申请实施例的发射参考鉴频的超声波检测方法包括：检测信号包括第一检测波形和第二检测波形，第一检测波形的信号频率为F1，第二检测波形的信号频率为F2；将检测信号输出至被测物；接收发射波的反射或透射信号获取待检测电信号；从待检测电信号中提取第一信号片段和第二信号片段；检测每组信号片段的信号频率，根据是否从第一信号片段检测到中心频率为F1的波形以及从第二信号片段中检测到中心频率为F2的波形，判断第一检测波形和第二检测波形的反射或透射信号是否到达。本申请实施例的发射参考鉴频的超声波检测方法可以比较准确地开展检测、判定超声波的反射或透射信号的渡越时间。
专利类型：	发明专利
申请人：	华南理工大学
发明人：	赵明剑
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T16:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN201911292658.3
公开号：	CN111077230A
代理机构：	广州骏思知识产权代理有限公司
代理人：	吴静芝
分类号：	G01N29/36;G;G01;G01N;G01N29;G01N29/36
申请人地址：	510640 广东省广州市天河区五山路381号
主权项：	1.一种发射参考鉴频的超声波检测方法，其特征在于，包括：生成检测信号，所述检测信号包括第一检测波形和第二检测波形，所述第一检测波形和所述第二检测波形的持续时间同为T1，间隔时间为T2，所述第一检测波形的信号频率为F1，所述第二检测波形的信号频率为F2；将所述检测信号进行电声转换后，形成发射波，并将所述发射波输出至被测物；接收所述发射波的反射或透射信号，对所述反射或透射信号进行声电转换和A/D转换，获取待检测电信号；从所述待检测电信号中提取第一信号片段和第二信号片段，其中，每次提取的第一信号片段和第二信号片段为一组信号片段；所述第一信号片段与所述第二信号片段的持续时间同为T3；所述第一信号片段和第二信号片段的间隔时间为T4，且T1+T2＝T3+T4；提取完成后，以设定时间为步长平移并继续提取第一信号片段和第二信号片段，直至达到最大平移量；检测每组信号片段中的信号频率，根据是否从第一信号片段检测到中心频率为F1的波形以及从第二信号片段中检测到中心频率为F2的波形，判断所述第一检测波形和所述第二检测波形的反射或透射信号是否到达。 2.根据权利要求1所述的发射参考鉴频的超声波检测方法，其特征在于，所述T1≤T3，T2≥T4，根据是否从第一信号片段检测到中心频率为F1的波形以及从第二信号片段中检测到中心频率为F2的波形，判断所述第一检测波形和所述第二检测波形的反射或透射信号是否到达，包括：对每组信号片段中的第一信号片段和第二信号片段相乘后进行频谱变换，获得第一频谱信号；如果在第一频谱信号中同时检测到以频率F1+F2及F1-F2为中心的两个频谱波形，且当两个频谱波形的宽度达到最小值时，或频谱波形幅度最大时，根据公式t＝τ/f+Δ计算所述待检测电信号中，第一检测波形和第二检测波形的反射或透射信号到达的渡越时间t，其中，f为AD采样频率、Δ为时间补偿值，τ为当前的平移量。 3.根据权利要求1所述的发射参考鉴频的超声波检测方法，其特征在于，所述T1≤T3，T2≥T4，根据是否从第一信号片段检测到中心频率为F1的波形以及从第二信号片段中检测到中心频率为F2的波形，判断所述第一检测波形和所述第二检测波形的反射或透射信号是否到达，包括：对每组信号片段中的第一信号片段和第二信号片段分别进行频谱变换，得到第二频谱信号和第三频谱信号；如果在所述第二频谱信号中检测到以频率F1为中心的频谱波形，在所述第三频谱信号中检测到以频率F2为中心的频谱波形，且当该两个频谱波形的宽度达到最小值时，或频谱波形幅度最大时，根据公式t＝τ/f+Δ计算所述待检测电信号中，第一检测波形和第二检测波形的反射或透射信号到达的渡越时间t，其中，f为AD采样频率、Δ为时间补偿值，τ为当前的平移量。 4.根据权利要求1所述的发射参考鉴频的超声波检测方法，其特征在于，所述T1≤T3，T2≥T4，根据是否从第一信号片段检测到中心频率为F1的波形以及从第二信号片段中检测到中心频率为F2的波形，判断所述第一检测波形和所述第二检测波形的反射或透射信号是否到达，包括：当从第一信号片段检测到中心频率为F1的波形以及从第二信号片段中检测到中心频率为F2的波形时，开始计时；当计时时间达到第一阈值时，根据公式t＝τ/f+Δ计算所述待检测电信号中，第一检测波形和第二检测波形的反射或透射信号到达的渡越时间t，其中，所述第一阈值小于T3，f为AD采样频率、Δ为时间补偿值，τ为当前的平移量。 5.根据权利要求1所述的发射参考鉴频的超声波检测方法，其特征在于，从所述待检测电信号中提取第一信号片段和第二信号片段，包括：从所述待检测电信号的起始时刻起，通过第一时间窗口和第二时间窗口对所述待检测电信号进行提取，其中，所述第一时间窗口和所述第二时间窗口的时长为T3，所述第一时间窗口与所述第二时间窗口之间的间隔时间为T4，所述第一时间窗口提取的信号为第一信号片段，所述第二时间窗口提取的信号为第二信号片段；提取完成后，以设定时间为步长平移所述第一时间窗口和所述第二时间窗口，并提取当前第一时间窗口和第二时间窗口中的信号，直至提取到所述待检测电信号的结束时刻。 6.根据权利要求1所述的发射参考鉴频的超声波检测方法，其特征在于，从所述待检测电信号中提取第一信号片段和第二信号片段，包括：对所述待检测电信号进行移位寄存；选取寄存地址为d～[(d+DT3)-1]、以及地址为[(d+DT3)+DT4]～{[(d+DT3)+DT4]+DT3-1}的两段信号进行提取，其中，d为第一位选取的寄存地址，DT3对应的时间长度为T3、DT4对应的时间长度为T4，被提取的两段信号分别为所述第一信号片段和所述第二信号片段；提取完成后，进行移位寄存操作，每平移一个步进即再次对当前寄存地址中的信号进行提取，直至平移量达到上限。 7.一种发射参考鉴频的超声波检测设备，其特征在于：包括发射装置和接收装置：所述发射装置包括第一检测信号产生装置、第二检测信号产生装置、时序控制装置、D/A转换电路、超声波激发电路和第一换能器，所述接收装置包括第二换能器、超声波接收前端、A/D转换电路和控制器；所述第一检测信号产生装置生成第一检测信号，所述时序控制装置控制所述第二检测信号产生装置在间隔时间T2后生成第二检测信号，所述D/A转换电路将所述第一检测信号和所述第二检测信号转换为包括第一检测波形和第二检测波形的检测信号后输出，其中，所述第一检测波形对应所述第一检测信号，所述第二检测波形对应所述第二检测信号，所述第一检测波形和所述第二检测波形的持续时间同为T1，所述第一检测波形的信号频率为F1，所述第二检测波形的信号频率为F2；所述超声波激发电路将所述检测信号进行电声转换后，形成发射波，所述第一换能器将所述发射波输出至被测物；所述第二换能器接收所述发射波的反射或透射信号，所述超声波接收前端和A/D转换电路对所述反射或透射信号进行声电转换和A/D转换，获取待检测电信号；所述控制器从所述待检测电信号中提取第一信号片段和第二信号片段，其中，每次提取的第一信号片段和第二信号片段为一组信号片段；所述第一信号片段与所述第二信号片段的持续时间同为T3；所述第一信号片段和第二信号片段的间隔时间为T4，且T1+T2＝T3+T4；提取完成后，所述控制器以设定时间为步长平移并继续提取第一信号片段和第二信号片段，直至达到最大平移量；所述控制器检测每组信号片段中的信号频率，并根据是否从第一信号片段检测到中心频率为F1的波形以及从第二信号片段中检测到中心频率为F2的波形，判断所述第一检测波形和所述第二检测波形的反射或透射信号是否到达。 8.根据权利要求7所述的发射参考鉴频的超声波检测设备，其特征在于：所述T1≤T3，T2≥T4；所述控制器包括第一间隔提取装置、乘法器、第一频谱变换装置、第一频谱宽度检测装置和第一阈值判断输出装置；所述第一间隔提取装置从所述待检测电信号中提取第一信号片段和第二信号片段，其中，每次提取的第一信号片段和第二信号片段为一组信号片段；所述第一信号片段与所述第二信号片段的持续时间同为T3；所述第一信号片段和第二信号片段的间隔时间为T4，且T1+T2＝T3+T4；提取完成后，以设定时间为步长平移并继续提取第一信号片段和第二信号片段，直至达到最大平移量；所述乘法器对每组信号片段中的第一信号片段和第二信号片段相乘，所述第一频谱变换装置对相乘后的第一信号片段和第二信号片段进行频谱变换，获得第一频谱信号；所述第一频谱宽度检测装置检测所述第一频谱信号的频谱波形，如果所述第一频谱宽度检测装置在第一频谱信号中检测到以频率F1+F2及F1-F2为中心的两个频谱波形，且检测到两个频谱波形的宽度达到最小值时，所述第一阈值判断输出装置根据公式t＝τ/f+Δ计算所述待检测电信号中，第一检测波形和第二检测波形的反射或透射信号到达的渡越时间t，其中，f为AD采样频率、Δ为时间补偿值，τ为当前的平移量。 9.根据权利要求7所述的发射参考鉴频的超声波检测设备，其特征在于：所述T1≤T3，T2≥T4；所述控制器包括第二间隔提取装置、第二频谱变换装置、第三频谱变换装置、第二频谱宽度检测装置、第三频谱宽度检测装置和第二阈值判断输出装置；所述第二间隔提取装置从所述待检测电信号中提取第一信号片段和第二信号片段，其中，每次提取的第一信号片段和第二信号片段为一组信号片段；所述第一信号片段与所述第二信号片段的持续时间同为T3；所述第一信号片段和第二信号片段的间隔时间为T4，且T1+T2＝T3+T4；提取完成后，以设定时间为步长平移并继续提取第一信号片段和第二信号片段，直至达到最大平移量；所述第二频谱变换装置和所述第三频谱变换装置分别对每组信号片段中的第一信号片段和第二信号片段分别进行频谱变换，得到第二频谱信号和第三频谱信号；所述第二频谱宽度检测装置检测所述第二频谱信号的频谱波形，所述第三频谱宽度检测装置检测所述第三频谱信号的频谱波形，如果所述第二频谱宽度检测装置在所述第二频谱信号中检测到以频率F1为中心的频谱波形，且所述第三频谱宽度检测装置在所述第三频谱信号中检测到以频率F2为中心的频谱波形，且当该两个频谱波形的宽度达到最小值时，或频谱波形幅度最大时，所述第二阈值判断输出装置根据公式t＝τ/f+Δ计算所述待检测电信号中，第一检测波形和第二检测波形的反射或透射信号到达的渡越时间t，其中，f为AD采样频率、Δ为时间补偿值，τ为当前的平移量。 10.根据权利要求7所述的发射参考鉴频的超声波检测设备，其特征在于：所述T1≤T3，T2≥T4；所述控制器包括第三间隔提取装置、第一频率检测装置、第二频率检测装置、计时器和第三阈值判断输出装置；所述第三间隔提取装置从所述待检测电信号中提取第一信号片段和第二信号片段，其中，每次提取的第一信号片段和第二信号片段为一组信号片段；所述第一信号片段与所述第二信号片段的持续时间同为T3；所述第一信号片段和第二信号片段的间隔时间为T4，且T1+T2＝T3+T4；提取完成后，以设定时间为步长平移并继续提取第一信号片段和第二信号片段，直至达到最大平移量；所述第一频率检测装置和第二频率检测装置分别对每组信号片段中的第一信号片段和第二信号片段分别进行频率检测，当所述第一频率检测装置从第一信号片段检测到中心频率为F1的波形以及所述第二频率检测装置从第二信号片段中检测到中心频率为F2的波形时，所述计时器开始计时；当所述计时器的计时时间达到第一阈值时，所述第三阈值判断输出装置根据公式t＝τ/f+Δ计算所述待检测电信号中，第一检测波形和第二检测波形的反射或透射信号到达的渡越时间t，其中，所述第一阈值小于T3，f为AD采样频率、Δ为时间补偿值，τ为当前的平移量。
所属类别：	发明专利