[发明专利]动态多线程多通道超声信号处理装置及处理方法

说明书

技术领域

本发明属于超声波自动探伤技术领域，特别涉及一种动态多线程多通道超声信号处理装置及处理方法。

背景技术

超声检测在无损检测技术领域具有广泛的应用，随着计算机系统的高速发展及信号处理方法的不断改进，超声自动探伤系统得到了广泛的应用，超声自动探伤过程，包括：自动运行控制检测机构带动超声探头进行扫查运动、自动发射超声波、自动检测超声回波信号、并进行超声信号的滤波、分析及缺陷分析。以上超声自动探伤过程，都需要计算机系统具有较快的运行效率，以便提高扫查过程中的超声重复发射接收频率。

已有超声信号的数据处理过程，从信号的采集、信号的处理到信号的分析，采用的是顺序执行，单线程方式，需要等待所有数据处理过程完成之后才能进入下一个超声波发射，超声信号回波采集—滤波—分析的数据自动处理过程，当采样频率较高时，对于多通道数据同时处理时，就容易出现延时等待的问题，降低了数据重复采集、处理和分析的频率，特别是在超声探伤过程中，超声的发射接收重复频率是至关重要的一项指标，若超声发射接收的重复频率低，就容易导致漏探的现象出现，低效率的超声信号采集与处理装置及方法会降低探伤工作的工作效率、准确性和可靠性，对于探伤结构和零件的安全性造成一定的影响。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，针对多个超声波探伤通道，实现实时发射超声波，采集超声信号，同时处理与分析不同通道的超声信号，提高超声波发射与回波信号采集的重复频率，提出一种基于多线程的多通道超声信号收发装置及处理方法。

本发明的技术方案如下：

一种动态多线程多通道超声信号处理装置，其特征在于：该超声信号处理装置包括控制器单元、超声收发单元和超声探头单元；其中，所述的控制器单元包括多线程处理器、至少一个A/D转换器、至少一个D/A转换器和至少一个I/O控制器；所述的多线程处理器包括信号采集器、噪声抑制器和缺陷分析器；所述的超声收发单元包括至少一个超声收发器；所述的超声探头单元包括至少一个超声探头；所述的每一个A/D转换器的输入端与对应的超声收发器的超声回波信号输出端连接；所述的的每一个D/A转换器的输出端与超声收发器的增益设置信号输入端连接；所述的的每一个I/O控制器的输出端与对应的超声收发器的超声触发信号输入端连接；所述的每一个超声收发器的超声激发输出端与对应的超声探头的超声激发输入端连接；所述的每一个超声收发器的超声回波输入端与对应的超声探头的超声回波输出端连接；所述的信号采集器包括至少一个采集信号队列；所述的噪声抑制器包括至少一个滤波信号队列；所述的缺陷分析器包括至少一个分析信号队列；所述的信号采集器从每一个A/D转换器采集超声信号并放入对应的采集信号队列头部；所述的噪声抑制器从每一个采集信号队列中的尾部读取超声信号并放入对应的滤波信号队列的头部；所述的缺陷分析器从每一个滤波信号队列中的尾部读取超声信号并放入对应的分析信号队列的头部。

所述的控制器单元采用计算机、嵌入式计算机、智能手机和智能平板电脑中的一种或几种的组合。

所述的多线程处理器采用多线程CPU、多线程GPU、FPGA和DSP中的一种或几种的组合。

所述的超声探头采用压电超声探头、电磁超声探头和激光超声探头中的一种或几种的组合。

所述的超声收发单元的超声收发器采用与超声探头类型对应的压电超声收发器、电磁超声收发器和激光超声收发器中的一种或几种的组合。

本发明提供的一种动态多线程多通道超声信号处理方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

a)分配采集信号队列存储区，可存储L个采集信号存储区的地址，该队列采用队尾入队，队首出队的队列数据结构；分配滤波信号队列存储区，可存储M个滤波信号存储区的地址，该队列采用队尾入队，队首出队的队列数据结构；分配分析信号队列存储区，可存储N个分析信号存储区地址，该队列采用队尾入队，队首出队的队列数据结构；

b)同时启动超声信号采集线程、超声信号噪声抑制线程和超声信号缺陷分析线程；

c)所述的超声信号采集线程采用如下步骤：

i.分配信号存储区，该存储区地址为P；

ii.从对应的A/D转换器读入超声信号，并放入地址为P的数据存储区中；

iii.判断采集信号队列是否已满，若已满，则等待直至采集信号队列空出至少一个位置；

iv.信号存储区地址P入采集信号队列；

v.主程序是否需要结束，如果结束，则结束线程，否则跳转到步骤i；

d)所述的超声信号噪声抑制线程包括如下步骤：