[发明专利]一种大功率的自适应超声脉冲发射和非线性超声导波测量装置

权利要求书

1.一种大功率的自适应超声脉冲发射和非线性超声导波测量装置，其特征在于其包括：激励信号源单元，自适应高压脉冲发射单元，回波接收电路与反馈单元，数字信号处理单元，反馈控制单元，其中，

所述激励信号源单元通过隔离单元与所述自适应高压脉冲发射单元连接，用于向所述自适应高压脉冲发射单元提供激励信号；所述激励信号源单元包括高精度温度补偿型晶体振荡器参考源、振荡器频率上变频器、及脉冲生成器；

所述自适应高压脉冲发射单元包括高压半桥驱动单元，高压隔离控制单元和高压脉冲发射单元；所述高压半桥驱动单元包括高侧驱动单元和低侧驱动单元；

所述高压隔离控制单元包括高侧隔离控制单元和低侧隔离控制单元；所述高压脉冲发射单元包括高侧开关电路和低侧开关电路；

所述回波接收电路与反馈单元包括钳位衰减单元、程控放大器单元、抗混叠滤波器单元和ADC信号采集单元，所述钳位衰减单元、所述程控放大器单元、所述抗混叠滤波器单元和所述ADC信号采集单元沿信号传递方向依次连接；

所述自适应高压脉冲发射单元通过开关单元的第一可控继电器与超声换能器连接，产生高压信号到所述超声换能器；所述超声换能器与待测试块通过耦合剂间接接触，用于发射大功率超声波至所述待测试块；所述超声换能器还通过所述开关单元的第二可控继电器连接至所述回波接收电路与反馈单元；

所述回波接收电路与反馈单元与所述数字信号处理单元连接，用于采集所述超声换能器接收的来自所述待测试块的超声导波信号，并对所述超声导波信号进行信号调理和数字化；

所述数字信号处理单元与所述反馈控制单元连接，用于对数字化的所述超声导波信号进行处理，计算及分析所述待测试块的弹性性能和结构特征，同时输出所述超声导波信号的幅度和频率信息至所述反馈控制单元；

所述反馈控制单元与所述激励信号源单元连接，用于自适应的反馈调整链路。

2.如权利要求1所述的大功率的自适应超声脉冲发射和非线性超声导波测量装置，其特征在于：

所述振荡器频率上变频器以所述温度补偿型晶体振荡器参考源为参考，产生高频参考时钟源，所述高频参考时钟源频率大于等于200MHz；

所述脉冲生成器以所述振荡器频率上变频器输出为参考时钟，通过现场可编程门阵列和嵌入式处理器进行控制，产生可调整重复频率和时间长度的第一控制信号和第二控制信号。

3.如权利要求2所述的大功率的自适应超声脉冲发射和非线性超声导波测量装置，其特征在于：

所述高侧驱动单元包括第一数字隔离器、第一死区时间控制单元和第一高压驱动单元，所述第一数字隔离器、所述第一死区时间控制单元和所述第一高压驱动单元沿传播方向依次连接；

所述低侧驱动单元包括第二数字隔离器、第二死区时间控制单元和第二高压驱动单元，所述第二数字隔离器、所述第二死区时间控制单元和所述第二高压驱动单元沿传播方向依次连接；

所述第一数字隔离器的输入端与所述激励信号源单元的第一控制信号输出端连接，用于隔离所述第一控制信号和所述第一死区时间控制单元；所述第一控制信号输出端用于输出所述第一控制信号；

所述第一死区时间控制单元，用于生成所述激励信号源单元输出的所述第一控制信号的第一同相信号和第一反相信号；

所述第一高压驱动单元的高侧输入端与所述第一死区时间控制单元的第一同相信号输出端连接，所述第一高压驱动单元的低侧输入端与所述第一死区时间控制单元的第一反相信号输出端连接，用于输出驱动高压脉冲发射单元的高侧控制信号；

所述第二数字隔离器的输入端与所述激励信号源单元的第二控制信号输出端连接，用于隔离所述第二控制信号和所述第二死区时间控制单元；所述第二控制信号输出端用于输出所述第二控制信号；

所述第二死区时间控制单元，用于生成所述激励信号源单元输出的所述第二控制信号的第二同相信号和第二反相信号；

所述第二高压驱动单元的高侧输入端与所述第二死区时间控制单元的第二同相信号输出端连接，所述第二高压驱动单元的低侧输入端与所述第二死区时间控制单元的第二反相信号输出端连接，用于输出驱动高压脉冲发射单元的低侧控制信号。