[發明專利]一種發射電壓自適應的超聲檢測系統及電壓調節方法

在審

• 申請號: 202110263435.5
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113050096A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 龐存鎖;張碩;韓焱;王黎明;賢光;聶鵬飛
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 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權代理有限公司 11385
• 代理人: 王月松

本發明涉及一種發射電壓自適應的超聲檢測系統及電壓調節方法，包括數控雙極性超聲激勵電源設計、超聲回波接收電路設計和模糊自整定PID控制方案設計。根據系統噪聲和期望回波峰值信噪比設定最佳超聲回波信號幅值并設置相應衰減倍數，采集回波信號的幅值并計算誤差以及誤差變化率，利用模糊規則進行模糊推理，查找模糊規則表進行K_p、K_i、K_d參數調整，根據PID控制器求得的控制量控制數控雙極性超聲激勵電源發射電壓，為后續的信號處理提供高信噪比、穩定幅值的超聲回波信號。

技術領域

本發明涉及超聲檢測領域，特別是涉及一種發射電壓自適應的超聲檢測系統及電壓調節方法。

背景技術

超聲波無損檢測技術是五大常規檢測技術中應用最為廣泛的一種檢測技術，其具有發射電壓高、指向性好的優勢。隨著超聲檢測技術的發展與進步，超聲檢測的儀器設備也隨之更新換代，但是國內外超聲檢測設備智能化程度仍較低。就數字化超聲檢測產品而言，超聲檢測工程驅動電壓需要技術人員依據超聲回波幅值手動調節，這是一種粗略的調節，調節過小會導致回波信噪比降低，調節過大會造成較大功耗。尤其是對于便攜式超聲檢測儀而言，過大的功耗會限制使用時長。

因此，本領域亟需一種對超聲儀器驅動電壓的自適應、智能化調節的技術方案。

發明內容

本發明的目的是提供一種發射電壓自適應的超聲檢測系統及電壓調節方法，解決現有的人工調節精確度低的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種超聲檢測系統的發射電壓自適應調節方法，所述方法包括：

根據超聲檢測系統的系統噪聲和預設期望信噪比計算最佳回波電壓幅值；

采集實際回波信號幅值，并根據所述最佳回波電壓幅值和多次采集的所述實際回波信號幅值計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控制器調節發射電壓使所述實際回波信號幅值為所述最佳回波電壓幅值；所述發射電壓為超聲檢測系統發射超聲波時的激勵電壓。

可選的，所述根據超聲檢測系統的系統噪聲和預設期望信噪比計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噪聲的幅值(系統噪聲平均值)與所述期望信噪比的乘積，信噪比單位為倍。

可選的，所述根據超聲檢測系統的系統噪聲和預設期望信噪比計算最佳回波電壓幅值之后，還包括：

按照數模轉換芯片電壓輸入的幅值范圍設置衰減倍數。

可選的，所述將所述誤差以及所述誤差變化量代入模糊PID控制器調節發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；

利用模糊控制規則表，根據所述模糊誤差和所述模糊誤差變化量的值實時獲取模糊PID控制器的比例增益系數修正量、積分增益系數修正量和微分增益系數修正量；所述模糊控制規則表將所述模糊誤差、所述模糊誤差變化量、所述比例增益系數修正量、所述積分增益系數修正量和所述微分增益系數修正量均模糊劃分為負大、負中、負小、零、正小、正中和正大七個等級；

利用發射電壓的計算公式計算所述發射電壓。

可選的，所述發射電壓的計算公式為：