[發明專利]一種CIC多相內插濾波超聲相控陣波束延時方法

有效

• 申請號: 201610107254.2
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105759255B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 劉桂雄;唐文明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 王澤云

本發明公開了一種CIC多相內插濾波超聲相控陣波束延時方法，所述方法包括：A通過聚焦法則激勵多陣元探頭，對反射波進行接收延時聚焦；B回波升采樣，采樣率從f_s提升到I·f_s，同時I路分解，形成相鄰兩路1/(I·f_s)的延時精度；C通過N階CIC濾波器實現多相內插濾波。本發明提供的方法基于FPGA精準的時序控制、快速并行處理能力，結合CIC內插濾波器靈活、運算量小、抗鏡像能力強容易達到?120dB等優點，提出升采樣插零技術，對信號I倍內插零再濾波，通過抗鏡像濾波濾除高頻成分，超聲回波采樣率從f_s提升到I·f_s，同時I路分解，形成相鄰兩路1/(I·f_s)的延時精度。

技術領域

本發明涉及一種CIC多相內插濾波超聲相控陣波束延時方法。

背景技術

超聲相控陣技術通過對超聲陣列換能器中各陣元進行高壓激勵相位延時控制，再對多陣元接收的反射波進行延時聚焦，以獲得靈活可控的合成波束及聚焦點位置的隨意控制，實現聲束任意偏轉對工件各方位掃描，以實現動態聚焦、高速掃查、扇形掃描、可檢測復雜形狀物體等，需通過精確延時技術提供保證，是目前超聲無損檢測的研究熱點。其中，實現精密聚焦延時是超聲相控陣各種聚焦算法的核心及難點，并形成硬件線延時、采樣延時、專用芯片延時、軟件延時等精確延時方法，但其通用性差、成本高、修改控制困難等缺點；軟件延時是借助靈活的數字信號處理算法、實現精確延時的方法，具有通用性強、移植性好特點，但算法較為復雜，實現方法與技巧一直是人們研究熱點。

CIC濾波器由梳狀濾波器和積分器組成，通帶內具有線性相位，硬件實現只需要加法器、移位器和寄存器，占用資源更少，實現簡單且速度更快，具有低通濾波作用，且可以進行任意整數倍的內插與抽取濾波，采用CIC作為多相內插濾波器，則可以實現性能更佳的波速延時。鑒于FPGA內部時序、組合電路的特殊性，可快速并行實時處理信號特點，結合超聲相控陣儀器延時聚焦原理，用FPGA實現CIC多相內插濾波細延時算法，較傳統延時方法在運算量、計算速度、分辨力、性價比方面均具有較大優勢，非常適合于實時性強、精度高的聚焦延時算法實現。最后通過ModelSim進行功能仿真，由FPGA驗證其效果。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種CIC(Cascaded IntegratorComb)多相內插濾波超聲相控陣波束延時方法，對傳統硬件線延時、采樣延時、專用芯片延時、軟件延時等方案進行改進，通過升采樣技術，采樣率從f_s提升到I·f_s，同時I路分解，形成相鄰兩路1/(I·f_s)的延時精度。

本發明的目的通過以下的技術方案來實現：

一種CIC多相內插濾波超聲相控陣波束延時方法，包括：

A通過聚焦法則激勵多陣元探頭，對反射波進行接收延時聚焦；

B回波升采樣，采樣率從f_s提升到I·f_s，同時I路分解，形成相鄰兩路1/(I·f_s)的延時精度；

C通過N階CIC濾波器實現多相內插濾波。

與現有技術相比，本發明的一個或多個實施例可以具有如下優點：

基于FPGA精準的時序控制、快速并行處理能力，結合CIC內插濾波器靈活、運算量小、抗鏡像能力強容易達到-120dB等優點，提出升采樣插零技術，對信號I倍內插零再濾波，通過抗鏡像濾波濾除高頻成分，超聲回波采樣率從f_s提升到I·f_s，同時I路分解，形成相鄰兩路1/(I·f_s)的延時精度。

附圖說明