[发明专利]一种多通道超声脉冲信号并行同步采集方法

说明书

技术领域

本发明属于自动化无损检测技术领域，涉及一种航空、航天、电子、兵器、船舶、冶金等领域中复合材料及金属材料自动化无损检测及其他超声自动化检测的一种多通道超声脉冲信号并行同步采集方法。

背景技术

在超声自动扫描成像检测时，必须对检测信号进行实时数字化采集，对于复合材料等工程结构超声自动扫描检测设备，这种超声检测信号的采集主要包括超声小信号变换和数字化采集两个主要部分。目前超声小信号变换主要是采用前置处理方法，将来自超声换能器的小信号进行前置放大后，通过信号线缆传送到检测设备控制台，进行超声信号数字化采集，目前主要采用高速模-数转换实现超声射频信号数字化采集，将射频超声信号转换为数字信号，为计算机超声成像提供检测数据，以实现复合材料等工程结构超声自动扫描成像检测。

为了提高超声自动化扫描成像检测效率，通常需要采用多通道阵列超声换能器，提高单位时间扫描面积，提高检测效率，为此需要将对阵列超声换能器接收到的多通道超声信号进行快速同步并行采集记录，实现检测结果计算机成像和缺陷分析。对于大型材料或结构超声自动化检测，一般换能器与被检测材料或结构在同一物理位置，而超声信号的处理分析和结果显示终端则在操作室或者控台，目前主要对换能器的射频信号进行前置模拟放大后，传输到操作室设备终端进行信号采集。为了抑制超声自动化检测设备电机和伺服控制系统产生的干扰脉冲信号对换能器输出的mv级超声信号的影响，目前主要采用线路屏蔽方法抑制来自设备自设和电器环境的高频电磁干扰，改善超声信号采集的质量。针对超声自动扫描成像检测中换能器行扫描，目前主要是以访问换能器扫描运动系统的位置或者时间为参考，进行超声信号的采集记录，实现换能器位置与超声信号采集记录位置的近似同步或一致。通常采用以下两种同步采集触发信号获取方法：

(1)基于串行位置反馈方式的同步采集触发信号获取方法：通过访问控制超声换能器行扫描运动系统，获取换能器的动态位置，然后以此位置信号作为超声信号采集的触发信号，进行超声特征信号采集，即用于控制超声换能器行扫描运动和获取换能器位置信号的反馈通道为同意物理通道，采用的是串行工作方式。在超声自动扫描检测过程中，换能器总是处于快速移动状态，位置信号记录时间与超声信号记录时间之间必然存在时间差Δt，可表示为：

Δt＝Δt₁+Δt₂    (1)

这里，Δt₁-访问位置数据综合响应时间，与用于换能器扫描运动控制的数控系统硬软件性能、数据访问接口协议、编程代码的效率等密切有关，

Δt₂-从获取位置数据到开始超声信号采集的程序语句执行时间，取决于计算机CPU主频等特性。

由式(1)引起的位置偏差ΔP＝(Δt₁+Δt₂)v，v-换能器行扫描速度。通常由于Δt₁＞＞Δt₂，可以忽略Δt₂带来的位置偏移量。减少ΔP的最有效方法就是避免访问换能器运动控制系统，但目前基于伺服控制的超声自动扫描成像检测设备，都需要访问换能器运动控制系统。

(2)基于时间控制的同步采集触发信号获取方法：按照设置的时间间隔Δt去触发采集单元进行超声信号采集。由于换能器在行扫描过程中存在加减速，导致v不匀速变化，从而引起ΔP＝Δt×v位置偏差严重。