[发明专利]一种基于树莓派的超声混凝土探测电子系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于树莓派的超声混凝土探测电子系统及方法，包括树莓派微型电脑、显示触摸屏、ARM采集控制电路、宽带开关功放、超声接收电路和电源模块，其中，树莓派微型电脑及显示触摸屏组成上位机，实现用户人机交互、任务管理和下位机控制；ARM采集控制电路按照设定周期产生发射信号给宽带开关功放，对超声接收电路输出信号进行正交采集；宽带开关功放实现发射信号的功率驱动与外接的超声振子阻抗匹配。本发明可应用于便携式超声混凝土探测设备，具有小体积、低功耗、收发严格同步等优点，并且大大降低便携式设备的体积和重量，提高设备野外操作的可靠性。

技术领域：

本发明属于超声电子技术领域，具体涉及一种基于树莓派的超声混凝土探测电子系统及方法。

背景技术：

混凝土广泛应用于建筑、桥梁及其它基础设施中，是由钢筋、骨料、水、水泥及掺合料等原料混合而成的多相复合材料，各相随机交织，内部形成极为复杂的结构。混凝土施工过程中，由于各种原因，容易导致内部出现蜂窝或空洞等缺陷。在服役过程中，因冻融循环、火、水的侵蚀、碳化、钢筋锈蚀等各种物理、化学过程，也会导致内部出现断裂、错位、裂缝等缺陷，从而降低混凝土构件的承载能力。混凝土安全与人们的生命财产安全有着紧密的联系，因此，混凝土的安全检测显得极为重要。

超声检测技术是一种无损检测技术，在混凝土施工质量和后期安全检查中获得较为广泛的应用。其中，使用B类扫描得到混凝土内部结构的一个剖面，以显示混凝土内部结构成为一种有效的检测方法。然而由于混凝土内部多相结构造成的随机散射、结构噪声、边界反射，导致B类扫描成像分辨率低，难以对内部异常部位准确定位。近几年合成孔径聚焦技术(SAFT)被引入混凝土超声探测中，通过多点波形聚焦成像，直接显示内部散射点图像，达到增强分辨率的效果。

合成孔径聚焦技术是沿着一固定方向、一定步长移动超声收发探头，连续发射超声声波脉冲，同时接收物体内部各反射点的声反射信号，加以采集存储。根据各成像点的空间位置，对接收到的信号作时间归位，得到物体内的逐点聚焦成像，最终重建整个目标区域的图像。

但现有的合成孔径聚焦技术其设备体积占比大，不方便户外携带使用，同时，功耗高，组成模块复杂，采集和处理的信号同步性和相关性差，需要繁琐的操作流程来处理，数据后处理中，脉冲压缩输出的信噪比易发生变化等缺陷。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于驱动超声振子发射脉冲声波，同时对超声探头接收到的混凝土内部反射声波进行调理采集且便于携带、低功耗和收发严格同步的基于树莓派的超声混凝土探测电子系统，该基于树莓派的超声混凝土探测电子系统可有效提高外界干扰和其他瞬态因素对测量信号干扰的抑制，确保数据后处理中，脉冲压缩输出的信噪比不发生变化。

本发明的技术解决方案是，提供一种基于树莓派的超声混凝土探测电子系统，包括树莓派微型电脑、显示触摸屏、ARM采集控制电路、宽带开关功放、超声接收电路和电源模块，其中，

树莓派微型电脑及显示触摸屏组成上位机，实现用户人机交互、任务管理和下位机控制；

ARM采集控制电路按照设定周期产生发射信号给宽带开关功放，对超声接收电路输出信号进行正交采集；

宽带开关功放实现发射信号的功率驱动与外接的超声振子阻抗匹配；

接收电路超声探头接收信号进行放大、信号幅度调节和带外噪声滤除；

电源模块提供稳压电源。