[发明专利]一种基于FPGA控制的超声波脉冲收发系统

摘要

本发明公开了一种基于FPGA控制的超声波脉冲收发系统，该超声脉冲收发系统使用FPGA作为控制芯片，VerilogHDL语言进行芯片硬件程序编写，PC工控机与核心控制器的数传递采用PCI总线，系统包括超声激励模块、接收模块、高压保护模块、电源模块以及控制模块，其中接收模块包括一级放大电路、可选低通滤波电路、时间增益补偿电路和可选高通滤波电路。本发明是一套功能相对完整的超声脉冲收发系统，其功能良好，性能稳定，功耗低，成本合理，有着较为广泛的应用场合和发展空间。

主权项

一种基于FPGA控制的超声波脉冲收发系统，其特征在于，包括控制模块、电源模块、超声激励模块、保护电路模块、接收模块以及换能器探头；所述的控制模块包括PC工控机、PCI接口电路以及核心控制器，该核心控制器选用EP1C12Q240C8N型FPGA作为数字信号控制芯片，实现逻辑控制、产生数字控制信号、协调其他功能模块工作，该PCI接口电路选用PCI9054作为开发所用的接口芯片完成PC工控机与核心控制器的数据通讯；所述电源模块为系统各功能电路提供电源供电，其输入来源于工控机PCI插槽，该电源模块采用LMS1578系列线性稳压芯片完成+3.3V和+1.5V的电源转换，同时采用ADM8660型开关电容式变换器完成‑5V电源的转换；所述的超声激励模块包括高压电源单元和脉冲发射单元，该高压电源单元将输入的直流12V转换为幅值为100V、150V、200V和250V的可调高输出激励电压，该脉冲发射单元在核心控制器的控制下产生正负高压窄矩形波脉冲激励超声探头产生相应频率的超声波；所述的保护电路模块接在高压脉冲与探头之间，用于隔离系统的高压脉冲，该保护电路模块选择带并联限位的桥式保护电路；所述的接收模块包括一级放大单元、可选低通滤波单元、时间增益补偿单元以及可选高通滤波单元，微小超声回波信号由所述换能器探头转换成电信号，电信号通过接收模块处理转换为数字信号，转换后的数字信号在核心控制器中进行数字处理，如数字滤波、频谱分析等。