[发明专利]一种基于自适应阈值的超声波回波信号特征峰识别方法

权利要求书

1.一种基于自适应阈值的超声波回波信号特征峰识别方法，其特征包括以下步骤：

步骤一：将换能器接收到的回波信号进行滤波放大，然后利用峰值检测电路得到回波信号的峰值电压信号；选择最大峰值与所设定目标幅值最接近的m个回波数据作为回波信号数据处理的参照；根据比较记录的m个回波信号，设定初始阈值Th₀；

步骤二：回波峰值信号的台阶识别：首先选取峰值信号的最大值，再通过各个峰值台阶的电压值确定各个峰值台阶电压大小；由峰值台阶识别结果，得到台阶数组A＝[A₁，A₂...A_k]；其中k代表对应的峰值台阶总数，A₁为第一峰值台阶，A_k为峰值台阶最大值；通过数组A中的各个元素除以A_k，得到比例数组R＝[R₁，R₂...1]；

阈值选取：从各个峰值台阶中选择幅值差最大的两个峰值台阶并将峰值台阶的中点作为阈值；同时要尽量靠近回波的参考过零点，减小整体幅值波动的影响；

步骤三：按先进先出原则存储N个回波信号，得到N个台阶数组A_i＝[A_1i，A_2i，...，A_ki]，i∈[1，N]，同时得到N个比例数组R_i＝[R_1i，R_2i，...，1]，其中R_1i、R_2i、R_3i分别为第i个回波的第一峰值台阶与最大峰值的比值、第二峰值台阶与最大峰值的比值、第三峰值台阶与最大峰值的比值；由此得到峰值台阶的电压平均值

同时得到各峰值台阶的比例平均值

针对当前采集回波的台阶数组，按先后顺序比较得到首个大于阈值的元素A_p，p∈[1，k]；

当p＝1且判断得到第一峰值台阶丢失，则取作为第一峰值台阶；

当p＝2时，则认为成功识别第一峰值台阶；

取采集回波的第一峰值台阶和第二峰值台阶的中值作为阈值，则由此可得自适应阈值为：

以先进先出的原则不断更新存储回波信号数组，使得阈值能够根据实际的回波信号进行自适应调整以得到实时阈值的最优值；

所述的回波数据还进行跳波识别，来防止测量中信号跳波引起的误差，具体是：

针对第一峰值台阶识别及补偿后的回波数据进行跳波识别，设R_1(N+1)、R_2(N+1)、R_3(N+1)分别表示当前测得的回波信号的第一、第二、第三峰值台阶与最大峰值台阶的比值；

当时，则当前阈值在第一、第二峰值台阶之间，无跳波；

当时，则当前阈值在第一峰值台阶与参考台阶之间，过零点前移一个周期，则将过零点往后延迟一个周期作为真实的回波达到时间；

当时，则当前阈值在第二、第三峰值台阶之间，过零点会整体延后一个周期，则将过零点往前一个周期作为真实的回波到达时间。