[发明专利]一种超声波信号的低速采样及信号复原方法

权利要求书

1.一种超声波信号的低速采样及信号复原方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：

S1、采用峰值保持电路将超声波信号的极值保持在一定时间内；

S2、采用滞回比较器将超声波信号转换为方波信号，根据需求设定触发信号，实现对信号极值点和过零时刻的采样，具体操作如下：

滞回比较器的触发信号触发一次AD采样，并将采样值存入数据缓存区，完成后产生一个复位信号，峰值保持电路复位，为下一次采集做准备；

S3、采用过零比较器将超声波信号转换为方波信号，实现信号的时间检测，具体操作如下：

计时器检测过零比较器的下降沿，并记录下降沿发生时刻，滞回比较器的触发信号触发计时器将最近一次记录时刻数据存入数据缓存区；

S4、依据当前数据缓存区存储的数据以及超声波信号数学模型，通过插值算法完成对采集信号的复原。

2.根据权利要求1所述的一种超声波信号的低速采样及信号复原方法，其特征在于：该方法采用1倍或2倍超声波频率的采样频率进行低速采样。

3.根据权利要求2所述的一种超声波信号的低速采样及信号复原方法，其特征在于：采用1倍超声波频率的采样频率进行低速采样时，信号的采样及复原步骤如下：

S101、峰值保持电路将超声波信号的极大值保持在一定时间内；

S102、滞回比较器的下降沿作为触发信号，触发一次AD采样，此时峰值保持电路处于极大值保持状态，采样值即为超声波信号前一波峰值V_Pi，将采样值存入数据缓存区，完成后产生一个复位信号，峰值保持电路复位，为下一个波峰的采集做准备；

S103、计时器检测过零比较器的下降沿，并记录下降沿发生时刻T_Fi，滞回比较器的触发信号触发计时器将最近一次记录时刻数据存入数据缓存区；

S104、依据当前数据缓存区存储的数据以及超声波信号数学模型，通过插值算法完成(T_F1,T_Fn)区域内的超声波信号复原；

超声波信号数学模型为：

超声波信号数学模型包含两部分，A(t)为信号的幅值信息，为信号的相位信息，将A(t)及分别实施插值算法得到：

其中，T_Fi≤t＜T_F(i+1),i∈[1,n-1]。

4.根据权利要求2所述的一种超声波信号的低速采样及信号复原方法，其特征在于：采用2倍超声波频率的采样频率进行低速采样时，信号的采样及复原步骤如下：

S111、峰值保持电路将超声波信号的极大值和极小值保持在一定时间内；

S112、滞回比较器的上升沿及下降沿都将触发一次AD采样，并将采样值的绝对值|V_Pi|存入数据缓存区，完成后产生一个复位信号，峰值保持电路复位，为下一次采集做准备；

S113、计时器检测过零比较器的下降沿，并记录下降沿发生时刻T_i，滞回比较器的上升沿及下降沿都会触发计时器将最近一次记录时刻数据存入数据缓存区；

S114、依据当前数据缓存区存储的数据以及超声波信号数学模型，通过插值算法完成(T₁,T_n)区域内的超声波信号复原；

信号复原：

正半周：

负半周：

其中T_i≤t＜T_(i+1)。

5.根据权利要求1所述的一种超声波信号的低速采样及信号复原方法，其特征在于：所述峰值保持电路包括极大值保持电路和极小值保持电路。