[发明专利]低电压频域合成式超声显微镜电路设计方法

说明书

本发明公开了一种低电压频域合成式超声显微镜电路设计方法，包括：1）、双通道并行接口浮点多核信号处理器产生数字信号；2）、该信号处理器将信号通过FPGA传输至双通道DAC，该DAC将信号传输至该IQ调制器；3）、该IQ调制器将基频信号的中心频率上调通过射频放大器传输至发射传感器；4）、接收传感器将检测信号通过射频前端电路传输至IQ解调器；5）、IQ解调器将高频射频信号解调为一对IQ基频信号传输至双通道ADC；6）、双通道ADC将数字信号传输至双通道并行接口浮点多核信号处理器；本发明在于提供一种检测精度更好、损耗低，安全性强，可靠性高，功能多样的一种低电压频域合成式超声显微镜电路设计方法。

技术领域

本发明涉及超声检测技术领域，尤其涉及一种低电压频域合成式超声显微镜电路设计方法。

背景技术

扫描式超声显微镜是一种高分辨率超声无损检测仪器，在时间上需要达到接近纳秒级的分辨率。为了满足这一要求，传统的超声仪器设计在发射方需要产生纳秒级的高电压脉冲信号，在接收方需要 GHz 级别的高采样频率。这种设计不仅信噪比低，所用的芯片要么非常昂贵，要么是禁运器件。

超声检测基于的是弹性波的传播和反射。弹性波的传播和反射只有在有限的线性范围内才具有我们预期的理想特性。高电压脉冲激励实际上已经把整个被测系统（包括传感器）推入非线性范围内。这种非线性畸变后的测试结果信噪比低，可重复性差，不适合于高精度检测应用。

脉冲激励传感器后，产生的信号的准确中心频率是接收方不知道的。按照雷达术语，这属于一种低信噪比的非同参（non-coherent）检测方法。接收方即无法去除载波，也无法进行相关处理。无法去除载波，造成一个反射点会显示成一组信号尖峰。无法进行相关处理，造成接收方无法采用先进的数字信号处理方法来提高信噪比和灵敏度。

这种脉冲激励法，也无法开拓更加精密的频率域和相位域检测方法。

本发明提供了一种新设计电路，该电路是低电压脉冲压缩法加频率域合成法的结果。该电路设计只需常用的无线通讯类器件，配上先进的信号处理，这种方法的信噪比，灵敏度等等远远高于现有的时域高电压脉冲法。

中国专利申请号:201811036560.7，申请日：2018年09月05日，公开日：2019年02月22日，专利名称为：一种基于环形阵列的超声显微镜及方法，本发明公开一种基于环形阵列的超声显微镜，包括环形阵列换能器、声束生成器、信号处理装置、控制装置、驱动装置及超声图像显示装置；所述声束生成器分别与所述环形阵面换能器、所述信号处理装置电连接，所述信号处理装置与所述超声图像显示装置电连接；所述控制装置分别与所述环形阵面换能器、所述信号处理装置、所述驱动装置电连接；所述环形阵列换能器为环形阵列式，且所述环形阵列换能器的声透镜材质为石英玻璃材质，且所述环形阵列换能器的声透镜设于所述驱动装置上，随所述驱动装置移动以改变聚焦点完成逐点扫描。本发明实施例提供的超声显微镜能够降低声透镜材料的成本，同时保证超声显微镜性能。

上述专利文献虽然公开了一种基于环形阵列的超声显微镜方法，但是，该超声显微镜检测方法精度不够高，可靠性不强，也无法开拓更加精密的频率域和相位域检测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明在于提供一种检测精度更好、损耗低，安全性强，可靠性高，功能多样的一种低电压频域合成式超声显微镜电路设计方法。

为了实现本发明目的，可以采取以下技术方案：

一种低电压频域合成式超声显微镜电路设计方法，包括如下步骤：

步骤1）、所述双通道并行接口浮点多核信号处理器产生数字信号并处理该数字信号；

步骤2）、所述双通道并行接口浮点多核信号处理器将数字信号通过现场可编程门阵列单元传输至双通道数模转换器，该双通道数模转化器将数字信号转换成一对模拟基频信号传输至该IQ调制器；