[實用新型]一種偽隨機編碼超聲波驅(qū)動系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520247152.1
• 申請日: 2015-04-22
• 公開（公告）號: CN204679460U
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭恭明;章成廣;肖承文;唐軍;陳義群
• 申請（專利權(quán)）人: 長江大學(xué)
• 主分類號: G01N29/34
• 分類號: G01N29/34
• 代理公司: 北京國智京通知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11501
• 代理人: 田野;郭智

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于超聲波檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種偽隨機編碼超聲波驅(qū)動系統(tǒng)。

背景技術(shù)

超聲無損檢測技術(shù)因具有被測對象范圍廣、檢測深度大、缺陷定位準(zhǔn)確、檢測靈敏度高、速度快、對人體無害以及便于現(xiàn)場操作等特點，已成為現(xiàn)代產(chǎn)品質(zhì)量檢測與控制的重要方法和手段。

傳統(tǒng)的單超聲脈沖方法存在兩個缺陷：①有效作用距離比較短。增加發(fā)射脈沖寬度減低頻率可以提高發(fā)射功率，從而在一定程度上提高有效作用距離，但是寬發(fā)射脈沖又會降低測量分辨力。②窄脈沖高頻信號可以獲得較高的測量分辨力,但當(dāng)待測距離較大時，窄脈沖的能量隨著傳播距離的增加會嚴(yán)重擴(kuò)散，從而大大降低測量精度。因此，作用距離和測距分辨力是脈沖回波法測量中的一對矛盾。如何選擇超聲發(fā)射脈沖，使對回波信號處理后既能提高有效作用距離，又能提高測量精度，成為超聲測量技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。

偽隨機序列良好的隨機性和接近于白噪聲的相關(guān)函數(shù)，使其易于從信號或干擾中分離出來。偽隨機序列的可確定性和可重復(fù)性，使其易于實現(xiàn)相關(guān)接收或匹配接收，因此有良好的抗干擾性能。偽隨機序列的這些特性使得它在偽碼測距、導(dǎo)航、遙控遙測、擴(kuò)頻通信、多址通信、分離多徑、數(shù)據(jù)加擾、信號同步、誤碼測試、線性系統(tǒng)、各種噪聲源等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容

本實用新型目的之一在于提供一種偽隨機編碼超聲波驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)了頻率可調(diào)、碼長可選和輸出脈沖電壓可調(diào)的超聲波。

本實用新型提供的一種偽隨機編碼超聲波驅(qū)動系統(tǒng)，包括FPGA芯片、人機交互模塊、偽隨機脈沖電壓轉(zhuǎn)換器、超聲波發(fā)射驅(qū)動模塊、DC-DC高壓可調(diào)電源和電源模塊；

所述FPGA芯片連接所述人機交互模塊、偽隨機脈沖電壓轉(zhuǎn)換器和DC-DC高壓可調(diào)電源，所述偽隨機脈沖電壓轉(zhuǎn)換器通過所述超聲波發(fā)射驅(qū)動模塊連接超聲波換能器，所述電源模塊連接FPGA芯片、偽隨機脈沖電壓轉(zhuǎn)換器和DC-DC高壓可調(diào)電源；所述DC-DC高壓可調(diào)電源連接所述超聲波發(fā)射驅(qū)動模塊；

所述FPGA芯片用于產(chǎn)生偽隨機編碼和對系統(tǒng)的控制；

所述人機交互模塊包括鍵盤和LCD顯示屏，用于對偽隨機碼頻率、碼長和DC-DC輸出電壓的設(shè)定和顯示；

所述偽隨機脈沖電壓轉(zhuǎn)換器用于對FPGA芯片產(chǎn)生的低壓偽隨機編碼脈沖轉(zhuǎn)化為高壓脈?沖，從而驅(qū)動所述超聲波發(fā)射驅(qū)動模塊；

所述超聲波發(fā)射驅(qū)動模塊用于輸出高壓偽隨機編碼脈沖，供給超聲波換能器；

所述DC-DC高壓可調(diào)電源用于接收FPGA芯片的輸出電壓調(diào)整指令，產(chǎn)生直流高壓，供給所述超聲波發(fā)射驅(qū)動模塊；

所述電源模塊用于為整個超聲波驅(qū)動系統(tǒng)供電。

進(jìn)一步的，所述偽隨機脈沖電壓轉(zhuǎn)換器采用MOSFET驅(qū)動芯片。

進(jìn)一步的，所述超聲波發(fā)射驅(qū)動模塊包括P型MOS管和N型MOS管，所述P型MOS管和N型MOS管連接成乙類工作狀態(tài)，在偽隨機編碼的控制下交替工作。

進(jìn)一步的，所述FPGA芯片包括SOPC系統(tǒng)、偽隨機編碼轉(zhuǎn)換模塊和DC-DC電源控制模塊，所述SOPC系統(tǒng)包括Nios?II處理器、Pseudo?Random?Code?IP模塊和PIO模塊，所述Pseudo?Random?Code?IP模塊通過偽隨機編碼轉(zhuǎn)換模塊連接所述偽隨機脈沖電壓轉(zhuǎn)換器，所述PIO模塊通過所述DC-DC電源控制模塊連接所述DC-DC高壓可調(diào)電源。

進(jìn)一步的，所述Pseudo?Random?Code?IP模塊可以根據(jù)Nios?II處理器的指令產(chǎn)生不同頻率和碼長的二元偽隨機編碼。

進(jìn)一步的，所述Pseudo?Random?Code?IP模塊包括頻率生成器和偽隨機序列生成器。

所述超聲波發(fā)射驅(qū)動模塊輸出高壓偽隨機編碼脈沖，供給超聲波換能器。本實用新型的有益效果在于，本實用新型實現(xiàn)了頻率可調(diào)、碼長可選和輸出脈沖電壓可調(diào)的超聲波，頻率精度高、體積小便攜性好、連續(xù)工作時間長，操作方便。

附圖說明

圖1所示為本實用新型偽隨機編碼超聲波驅(qū)動系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2所示為本實用新型偽隨機編碼超聲波驅(qū)動系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下文將結(jié)合具體實施例詳細(xì)描述本實用新型。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。

如圖1所示，本實用新型提供的一種偽隨機編碼超聲波驅(qū)動系統(tǒng)，包括FPGA芯片1、人機交互模塊2、偽隨機脈沖電壓轉(zhuǎn)換器3、超聲波發(fā)射驅(qū)動模塊4、DC-DC高壓可調(diào)電源5和電源模塊6；