[發(fā)明專利]一種大功率的自適應(yīng)超聲脈沖發(fā)射和非線性超聲導(dǎo)波測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010053257.9
• 申請(qǐng)日: 2020-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111157623B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王自鑫;張錫斌;陳弟虎;洪曉斌;蔡志崗;賈蓮蓮;孔慶釗;趙偉鴻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01N29/12;G01N29/22;G01N29/36;G01N29/44
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 張玲春

1.一種大功率的自適應(yīng)超聲脈沖發(fā)射和非線性超聲導(dǎo)波測(cè)量裝置，其特征在于其包括：激勵(lì)信號(hào)源單元，自適應(yīng)高壓脈沖發(fā)射單元，回波接收電路與反饋單元，數(shù)字信號(hào)處理單元，反饋控制單元，其中，

所述激勵(lì)信號(hào)源單元通過(guò)隔離單元與所述自適應(yīng)高壓脈沖發(fā)射單元連接，用于向所述自適應(yīng)高壓脈沖發(fā)射單元提供激勵(lì)信號(hào)；所述激勵(lì)信號(hào)源單元包括高精度溫度補(bǔ)償型晶體振蕩器參考源、振蕩器頻率上變頻器、及脈沖生成器；

所述自適應(yīng)高壓脈沖發(fā)射單元包括高壓半橋驅(qū)動(dòng)單元，高壓隔離控制單元和高壓脈沖發(fā)射單元；所述高壓半橋驅(qū)動(dòng)單元包括高側(cè)驅(qū)動(dòng)單元和低側(cè)驅(qū)動(dòng)單元；

所述高壓隔離控制單元包括高側(cè)隔離控制單元和低側(cè)隔離控制單元；所述高壓脈沖發(fā)射單元包括高側(cè)開(kāi)關(guān)電路和低側(cè)開(kāi)關(guān)電路；

所述回波接收電路與反饋單元包括鉗位衰減單元、程控放大器單元、抗混疊濾波器單元和ADC信號(hào)采集單元，所述鉗位衰減單元、所述程控放大器單元、所述抗混疊濾波器單元和所述ADC信號(hào)采集單元沿信號(hào)傳遞方向依次連接；

所述自適應(yīng)高壓脈沖發(fā)射單元通過(guò)開(kāi)關(guān)單元的第一可控繼電器與超聲換能器連接，產(chǎn)生高壓信號(hào)到所述超聲換能器；所述超聲換能器與待測(cè)試塊通過(guò)耦合劑間接接觸，用于發(fā)射大功率超聲波至所述待測(cè)試塊；所述超聲換能器還通過(guò)所述開(kāi)關(guān)單元的第二可控繼電器連接至所述回波接收電路與反饋單元；

所述回波接收電路與反饋單元與所述數(shù)字信號(hào)處理單元連接，用于采集所述超聲換能器接收的來(lái)自所述待測(cè)試塊的超聲導(dǎo)波信號(hào)，并對(duì)所述超聲導(dǎo)波信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理和數(shù)字化；

所述數(shù)字信號(hào)處理單元與所述反饋控制單元連接，用于對(duì)數(shù)字化的所述超聲導(dǎo)波信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算及分析所述待測(cè)試塊的彈性性能和結(jié)構(gòu)特征，同時(shí)輸出所述超聲導(dǎo)波信號(hào)的幅度和頻率信息至所述反饋控制單元；

所述反饋控制單元與所述激勵(lì)信號(hào)源單元連接，用于自適應(yīng)的反饋調(diào)整鏈路。

2.如權(quán)利要求1所述的大功率的自適應(yīng)超聲脈沖發(fā)射和非線性超聲導(dǎo)波測(cè)量裝置，其特征在于：

所述振蕩器頻率上變頻器以所述溫度補(bǔ)償型晶體振蕩器參考源為參考，產(chǎn)生高頻參考時(shí)鐘源，所述高頻參考時(shí)鐘源頻率大于等于200MHz；

所述脈沖生成器以所述振蕩器頻率上變頻器輸出為參考時(shí)鐘，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列和嵌入式處理器進(jìn)行控制，產(chǎn)生可調(diào)整重復(fù)頻率和時(shí)間長(zhǎng)度的第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)。

3.如權(quán)利要求2所述的大功率的自適應(yīng)超聲脈沖發(fā)射和非線性超聲導(dǎo)波測(cè)量裝置，其特征在于：

所述高側(cè)驅(qū)動(dòng)單元包括第一數(shù)字隔離器、第一死區(qū)時(shí)間控制單元和第一高壓驅(qū)動(dòng)單元，所述第一數(shù)字隔離器、所述第一死區(qū)時(shí)間控制單元和所述第一高壓驅(qū)動(dòng)單元沿傳播方向依次連接；

所述低側(cè)驅(qū)動(dòng)單元包括第二數(shù)字隔離器、第二死區(qū)時(shí)間控制單元和第二高壓驅(qū)動(dòng)單元，所述第二數(shù)字隔離器、所述第二死區(qū)時(shí)間控制單元和所述第二高壓驅(qū)動(dòng)單元沿傳播方向依次連接；

所述第一數(shù)字隔離器的輸入端與所述激勵(lì)信號(hào)源單元的第一控制信號(hào)輸出端連接，用于隔離所述第一控制信號(hào)和所述第一死區(qū)時(shí)間控制單元；所述第一控制信號(hào)輸出端用于輸出所述第一控制信號(hào)；

所述第一死區(qū)時(shí)間控制單元，用于生成所述激勵(lì)信號(hào)源單元輸出的所述第一控制信號(hào)的第一同相信號(hào)和第一反相信號(hào)；

所述第一高壓驅(qū)動(dòng)單元的高側(cè)輸入端與所述第一死區(qū)時(shí)間控制單元的第一同相信號(hào)輸出端連接，所述第一高壓驅(qū)動(dòng)單元的低側(cè)輸入端與所述第一死區(qū)時(shí)間控制單元的第一反相信號(hào)輸出端連接，用于輸出驅(qū)動(dòng)高壓脈沖發(fā)射單元的高側(cè)控制信號(hào)；

所述第二數(shù)字隔離器的輸入端與所述激勵(lì)信號(hào)源單元的第二控制信號(hào)輸出端連接，用于隔離所述第二控制信號(hào)和所述第二死區(qū)時(shí)間控制單元；所述第二控制信號(hào)輸出端用于輸出所述第二控制信號(hào)；

所述第二死區(qū)時(shí)間控制單元，用于生成所述激勵(lì)信號(hào)源單元輸出的所述第二控制信號(hào)的第二同相信號(hào)和第二反相信號(hào)；

所述第二高壓驅(qū)動(dòng)單元的高側(cè)輸入端與所述第二死區(qū)時(shí)間控制單元的第二同相信號(hào)輸出端連接，所述第二高壓驅(qū)動(dòng)單元的低側(cè)輸入端與所述第二死區(qū)時(shí)間控制單元的第二反相信號(hào)輸出端連接，用于輸出驅(qū)動(dòng)高壓脈沖發(fā)射單元的低側(cè)控制信號(hào)。