[發(fā)明專利]一種發(fā)射電壓自適應(yīng)的超聲檢測系統(tǒng)及電壓調(diào)節(jié)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110263435.5
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113050096A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐存鎖;張碩;韓焱;王黎明;賢光;聶鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: G01S15/88
• 分類號: G01S15/88;H02M1/092;G05B11/42
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 王月松

1.一種超聲檢測系統(tǒng)的發(fā)射電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述方法包括：

根據(jù)超聲檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)噪聲和預(yù)設(shè)期望信噪比計(jì)算最佳回波電壓幅值；

采集實(shí)際回波信號幅值，并根據(jù)所述最佳回波電壓幅值和多次采集的所述實(shí)際回波信號幅值計(jì)算誤差以及誤差變化量；

將所述誤差以及所述誤差變化量代入模糊PID控制器調(diào)節(jié)發(fā)射電壓使所述實(shí)際回波信號幅值為所述最佳回波電壓幅值；所述發(fā)射電壓為超聲檢測系統(tǒng)發(fā)射超聲波時(shí)的激勵(lì)電壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲檢測系統(tǒng)的發(fā)射電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述根據(jù)超聲檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)噪聲和預(yù)設(shè)期望信噪比計(jì)算最佳回波電壓幅值，具體包括：

所述最佳回波電壓幅值為所述系統(tǒng)噪聲的幅值與所述期望信噪比的乘積；所述系統(tǒng)噪聲的幅值為系統(tǒng)噪聲平均值，所述信噪比的單位為倍。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲檢測系統(tǒng)的發(fā)射電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述根據(jù)超聲檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)噪聲和預(yù)設(shè)期望信噪比計(jì)算最佳回波電壓幅值之后，還包括：

按照數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片電壓輸入的幅值范圍設(shè)置衰減倍數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲檢測系統(tǒng)的發(fā)射電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述將所述誤差以及所述誤差變化量代入模糊PID控制器調(diào)節(jié)發(fā)射電壓使回波信號的幅值為最佳幅值，具體包括：

將所述誤差和所述誤差變化量進(jìn)行量化，得到模糊處理后的模糊誤差和模糊誤差變化量；

利用模糊控制規(guī)則表，根據(jù)所述模糊誤差和所述模糊誤差變化量的值實(shí)時(shí)獲取模糊PID控制器的比例增益系數(shù)修正量、積分增益系數(shù)修正量和微分增益系數(shù)修正量；所述模糊控制規(guī)則表將所述模糊誤差、所述模糊誤差變化量、所述比例增益系數(shù)修正量、所述積分增益系數(shù)修正量和所述微分增益系數(shù)修正量均模糊劃分為負(fù)大、負(fù)中、負(fù)小、零、正小、正中和正大七個(gè)等級；

利用發(fā)射電壓的計(jì)算公式計(jì)算所述發(fā)射電壓。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲檢測系統(tǒng)的發(fā)射電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述發(fā)射電壓的計(jì)算公式為：

e(k)為回波電壓誤差；e(k-1)為上一次回波電壓誤差，k為采樣序列號，T為采樣時(shí)間，K_p為比例系數(shù)，K_i為積分系數(shù)，K_d為微分系數(shù)，j為第j次采樣，K_p＝K_p0+ΔK_p，K_i＝K_i0+ΔK_i，K_d＝K_d0+ΔK_d，K_p0為模糊PID控制器的初始比例系數(shù)，K_i0為模糊PID控制器的初始積分系數(shù)，K_d0為模糊PID控制器的初始微分系數(shù)，ΔK_p為比例增益系數(shù)修正量、ΔK_i為積分增益系數(shù)修正量、ΔK_d為微分增益系數(shù)修正量。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的超聲檢測系統(tǒng)的發(fā)射電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述將所述誤差以及所述誤差變化量代入模糊PID控制器調(diào)節(jié)發(fā)射電壓使回波信號的幅值為最佳幅值過程中還包括：

設(shè)置發(fā)射電壓的門限值；

實(shí)時(shí)判斷所述發(fā)射電壓是否超過所述門限值；當(dāng)所述發(fā)射電壓超過所述門限值，而所述實(shí)際回波信號幅值還未達(dá)到所述最佳回波電壓幅值時(shí)，將當(dāng)前的所述發(fā)射電壓設(shè)置為所述發(fā)射電壓的最大值并發(fā)送報(bào)錯(cuò)信息。