[發明專利]一種波束形成實驗系統、實驗方法及高分辨率探測設備

在審

• 申請號: 202011045732.4
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112270877A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 田振;吳浩然;張森;唐勁松;鐘何平;陳亞男
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G09B23/14
• 分類號: G09B23/14
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

1.一種波束形成實驗方法，其特征在于，所述波束形成實驗方法包括：

利用顯控與處理系統進行信號發射以及多通道接收信號的數據采集，對采集的數據進行波束形成處理；同時將采集的原始信號和波束形成處理后的結果進行顯示；所述波束形成處理包括：

發射電信號時，利用超聲陣列將電信號轉換成超聲波信號；

接收超聲波信號時，利用超聲陣列將多通道超聲波信號轉換成多通道電信號。

2.如權利要求1所述的波束形成實驗方法，其特征在于，所述利用顯控與處理系統進行信號發射以及多通道接收信號的數據采集前，需進行：

將數字發射信號輸入至發射單元，并由所述發射單元對接收的所述數字發射信號放大后驅動換能器，產生發射聲波；

將接收機放大濾波后的回波信號輸入至AD采集單元；

將實驗目標放置在換能器陣的前方；

檢測系統供電是否正常；若正常，則進行系統參數設定。

3.如權利要求1所述的波束形成實驗方法，其特征在于，所述波束形成處理后，顯控與處理系統進行成像結果顯示；同時測量所顯示的目標的距離和位置，對比與實際位置的誤差，記錄相關數據。

4.一種波束形成實驗系統，其特征在于，所述波束形成實驗系統包括：

顯控與處理系統，用于進行參數設置、指令控制、數據采集、信號處理以及實驗波形和數據的顯示；同時用于進行人機交互；

實驗箱體，包括主控實驗模塊以及自主實驗模塊；用于進行參數設置、指令控制、數據采集和進行自主實驗；

超聲陣列，用于電聲轉換；發射電信號時，將電信號轉換成超聲波信號；接收波信號時，將多通道超聲波信號轉換成多通道電信號。

5.如權利要求4所述波束形成實驗系統，其特征在于，所述顯控與處理系統包括：

信號發射控制模塊，用于進行信號發射控制；

信號記錄控制模塊，用于進行回波信號記錄控制；

數據處理模塊，用于對記錄的數據進行信號處理；

顯示模塊，用于顯示各通道的原始采集信號和信號處理后的結果；

數據測量模塊，用于對成像結果中的目標位置進行測量。

6.如權利要求4所述波束形成實驗系統，其特征在于，所述實驗箱體包括：

主控實驗模塊，包括主控FPGA單元、ADC單元、主控DDS單元、TVG單元、接收單元、發射單元、檢波整形單元和主控LED顯示單元；用于利用顯示控制軟件進行參數設置、指令控制、數據采集，以及實驗波形和數據顯示。

7.如權利要求6所述波束形成實驗系統，其特征在于，所述主控FPGA單元包括：

主控FPGA單元，用于產生發射門控、采集門控、采集時鐘和數字發射信號；用于將發射門控信號引出至學生自主實驗模塊FPGA單元，進行信號互聯；同時用于與網絡接口芯片進行以太網通信，接收PC機發來的控制指令和參數，發送獲得的數據；用于產生數字發射信號、接收檢波整形模塊輸出信號，計算距離測量值；產生ADC的控制信號，通過ADC采集回波信號；產生主控DDS單元的控制信號，并計算相關寄存器參數，通過主控DDS單元輸出指定參數的波形信號；產生TVG數據和控制信號，通過TVG單元輸出可變增益放大器的增益控制信號；產生多通道采集系統的控制信號和發射信號，控制多通道數據采集模塊采集接收信號。