本發(fā)明涉及超聲檢測領(lǐng)域，具體而言，涉及一種脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀。

背景技術(shù)：

超聲檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬設(shè)備的測厚、探傷等場合。相對于傳統(tǒng)的壓電超聲檢測技術(shù)，電磁超聲在對金屬設(shè)備進行檢測時，不需要對其表面進行打磨，可節(jié)省檢測時間和成本，適用于帶防銹漆及不允許打磨的場合；電磁超聲檢測不需要使用耦合劑，可避免因耦合劑的揮發(fā)或涂抹不均勻?qū)е碌臋z測結(jié)果重復(fù)性差的問題；由于電磁超聲傳感器可實現(xiàn)非接觸式檢測，特別適用于高溫檢測場合。另外，由于電磁超聲傳感器相對于壓電傳感器而言，價格相對便宜且更便于設(shè)計制造，是金屬設(shè)備無損檢測領(lǐng)域迫切需要大力發(fā)展的一種技術(shù)。

但現(xiàn)有電磁超聲檢測儀器，難以在低功耗及低壓電池供電的條件下，依然發(fā)射高電壓、大電流的激勵信號，限制了電磁超聲檢測技術(shù)在便攜式、在線監(jiān)測、多通道陣列檢測等場合的應(yīng)用。

針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀，以至少解決現(xiàn)有電磁超聲測厚儀器無法在小體積、低功耗、及低壓電池供電的條件下，發(fā)射高壓大電流激勵信號的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀，包括：可編程asic器件，用于生成多路信號，其中，所述多路信號包括四路發(fā)射控制信號和充電控制信號；電壓轉(zhuǎn)換電路，與所述可編程asic器件相連接，用于在接收到所述充電控制信號時將低電壓信號轉(zhuǎn)換成高電壓信號；發(fā)射電路，與所述可編程asic器件和所述電壓轉(zhuǎn)換電路相連接，用于根據(jù)所述發(fā)射控制信號和所述高電壓信號生成高電壓大電流的激勵信號；電磁超聲傳感器，與所述發(fā)射電路相連接，用于根據(jù)所述激勵信號生成超聲信號，并接收回波信號，其中，所述回波信號為所述超聲信號在傳播過程中遇到待檢結(jié)構(gòu)缺陷和邊界時的反射信號；接收信號調(diào)理及采樣電路，與所述電磁超聲傳感器相連接，用于對所述超聲回波信號進行處理和采樣，得到波形數(shù)據(jù)點并寫入所述可編程asic器件內(nèi)部的存儲單元。

進一步地，所述電壓轉(zhuǎn)換電路包括：低壓電源，用于提供低電壓信號；充電控制電路，與所述可編程asic器件和所述低壓電源相連接，所述充電控制電路在接收到所述充電控制信號時，控制所述低壓電源為高壓電容充電；所述高壓電容，與所述充電控制電路和所述發(fā)射電路相連接，經(jīng)所述低壓電源充電至高電壓，為所述發(fā)射電路提供所述高電壓信號。

進一步地，四路高速隔離電路，與所述可編程asic器件相連接，其中，所述四路高速隔離電路根據(jù)所述四路發(fā)射控制信號輸出四路模擬輸入信號，并對所述四路發(fā)射控制信號與所述四路模擬輸入信號進行隔離，所述四路模擬輸入信號包括第一組模擬輸入信號和第二組模擬輸入信號，所述第一組模擬輸入信號與所述第二組模擬輸入信號分別包括兩路極性相同的模擬輸入信號，所述第一組模擬輸入信號與所述第二組模擬輸入信號的極性相反；四路電壓電流放大電路，與所述四路高速隔離電路相連接，用于將所述第一組模擬輸入信號和所述第二組模擬輸入信號進行放大，得到第一組驅(qū)動信號和第二組驅(qū)動信號；全橋高壓大電流開關(guān)電路，與所述四路電壓電流放大電路和所述電壓轉(zhuǎn)換電路相連接，其中，所述電壓轉(zhuǎn)換電路為所述全橋高壓大電流開關(guān)電路提供所述高電壓信號，所述全橋高壓大電流開關(guān)電路根據(jù)所述第一組驅(qū)動信號和所述第二組驅(qū)動信號調(diào)整運行狀態(tài)，所述運行狀態(tài)包括導(dǎo)通或者截止；高壓變壓器轉(zhuǎn)換電路，與所述全橋高壓大電流開關(guān)電路相連接，用于根據(jù)所述全橋高壓大電流開關(guān)電路的導(dǎo)通或者截止，生成所述激勵信號。

進一步地，所述全橋高壓大電流開關(guān)電路包括：第一開關(guān)組，與所述四路電壓電流放大電路相連接，在所述第一組驅(qū)動信號的電壓滿足第一預(yù)設(shè)電壓時，所述第一開關(guān)組導(dǎo)通；第二開關(guān)組，與所述四路電壓電流放大電路相連接，在所述第二組驅(qū)動信號的電壓滿足第二預(yù)設(shè)電壓時，所述第二開關(guān)組導(dǎo)通。

進一步地，所述第一開關(guān)組包括左臂高端開關(guān)和右臂低端開關(guān)，在所述第一組驅(qū)動信號的電壓滿足第一預(yù)設(shè)電壓時所述左臂高端開關(guān)和所述右臂低端開關(guān)導(dǎo)通；所述第二開關(guān)組包括左臂低端開關(guān)和右臂高端開關(guān)，在所述第二組驅(qū)動信號的電壓滿足第二預(yù)設(shè)電壓時所述左臂低端開關(guān)和所述右臂高端開關(guān)導(dǎo)通。

進一步地，所述高壓變壓器轉(zhuǎn)換電路包括：調(diào)諧電路，與所述左臂高端開關(guān)和所述左臂低端開關(guān)相連接；高壓變壓器，所述高壓變壓器的原邊的第一端與調(diào)諧電路相連接，所述高壓變壓器的原邊的第二端與所述右臂高端開關(guān)和所述右臂低端開關(guān)相連接，所述高壓變壓器的副邊的第一端接地，所述高壓變壓器的副邊的第二端與所述電磁超聲傳感器相連接。

進一步地，所述檢測儀還包括：處理器單元，與所述可編程asic器件相連接，用于接收參數(shù)，其中，所述可編程asic器件根據(jù)所述參數(shù)生成所述多路信號；波形數(shù)據(jù)存儲單元，與所述處理器單元相連接，其中，所述處理器單元從所述可編程asic器件內(nèi)部的存儲單元讀取所述波形數(shù)據(jù)點，將所述波形數(shù)據(jù)點存儲在所述波形數(shù)據(jù)存儲單元中。

進一步地，所述接收信號調(diào)理及采樣電路包括：接收信號調(diào)理電路，與所述電磁超聲傳感器相連接，用于對所述回波信號進行處理，得到處理后的回波信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，與所述接收信號調(diào)理電路相連接，用于對所述處理后的回波信號進行采樣得到所述波形數(shù)據(jù)點。

進一步地，所述接收信號調(diào)理電路包括：限幅電路，與所述電磁超聲傳感器相連接；低噪聲前置放大電路，與所述限幅電路相連接；固定增益放大電路，與所述低噪聲前置放大電路相連接；帶通濾波電路，與所述固定增益放大電路相連接；第一級程控放大電路，與所述帶通濾波電路相連接；第二級程控放大電路，與所述第一級程控放大電路相連接；低通濾波電路，與所述第二級程控放大電路相連接。

進一步地，所述多路信號包括增益設(shè)定信號和頻率選擇信號，所述接收信號調(diào)理及采樣電路包括：增益電壓設(shè)置電路，與所述可編程asic器件、所述第一級程控放大電路和所述第二級程控放大電路相連接，用于根據(jù)所述增益設(shè)定信號輸出電壓信號，所述電壓信號用于設(shè)置所述第一級程控放大電路和所述第二級程控放大電路的增益；截止頻率選擇電路，與所述可編程asic器件和所述帶通濾波電路相連接，用于根據(jù)所述頻率選擇信號設(shè)置所述帶通濾波電路的截止頻率。

在本發(fā)明實施例中，采用可編程asic器件，用于生成多路信號，其中，所述多路信號包括多路發(fā)射控制信號和充電控制信號；電壓轉(zhuǎn)換電路，與所述可編程asic器件相連接，用于在接收到所述充電控制信號時將低電壓信號轉(zhuǎn)換成高電壓信號；發(fā)射電路，與所述可編程asic器件和所述電壓轉(zhuǎn)換電路相連接，用于根據(jù)所述發(fā)射控制信號和所述高電壓信號生成高電壓大電流的激勵信號；電磁超聲傳感器，與所述發(fā)射電路相連接，用于根據(jù)所述激勵信號生成超聲信號，并接收所述回波信號；接收信號調(diào)理及采樣電路，與所述電磁超聲傳感器和所述可編程asic器件相連接，用于對所述反射信號進行處理和采樣，得到波形數(shù)據(jù)點并寫入所述可編程asic器件內(nèi)部的存儲單元。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀達到了在小體積、低功耗和低電壓供電的條件下發(fā)射高電壓、大電流激勵信號的目的，從而實現(xiàn)了減小脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀功耗的技術(shù)效果，進而解決了現(xiàn)有電磁超聲測厚儀器無法在小體積、低功耗、及低壓電池供電的條件下，發(fā)射高壓大電流的技術(shù)問題。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀的工作流程圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

根據(jù)本發(fā)明實施例，提供了一種脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀的實施例，該脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀可以應(yīng)用于超聲波測厚以及超聲波探傷等領(lǐng)域，并且根據(jù)該檢測儀可以很容易地衍生出超聲波測厚儀以及超聲波探傷儀等儀器設(shè)備。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，該檢測儀包括：

可編程asic器件101，用于生成多路信號，其中，多路信號包括多四路發(fā)射控制信號和充電控制信號。

在本發(fā)明實施例中，可編程asic器件可以采用fpga或者cpld來實現(xiàn)其功能，具體地，可編程asic器件用于生成多路控制信號，包括四路發(fā)射控制信號和充電控制信號，其中，可編程asic器件根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)，按照預(yù)設(shè)頻率生成四路發(fā)射控制信號，生成的發(fā)射制信號為數(shù)字信號，四路發(fā)射控制信號包括兩路極性相同的發(fā)射控制信號和兩路極性與之相反的發(fā)射控制信號，并且四路發(fā)射控制信號均為有限個周期的方波信號。

電壓轉(zhuǎn)換電路102，與可編程asic器件相連接，用于在接收到充電控制信號時將低電壓信號轉(zhuǎn)換成高電壓信號。

在本發(fā)明實施例中，電壓轉(zhuǎn)換電路接收可編程asic器件生成的充電控制信號，在充電控制信號的控制下，實現(xiàn)將低電壓信號轉(zhuǎn)換成高電壓信號，其中，轉(zhuǎn)換成的高電壓信號用于為脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀中的全橋高壓大電流開關(guān)電路供電，生成高電壓大電流的激勵信號。

發(fā)射電路103，與可編程asic器件和電壓轉(zhuǎn)換電路相連接，用于根據(jù)發(fā)射控制信號和高電壓信號生成高電壓大電流的激勵信號。

在本發(fā)明實施例中，發(fā)射電路根據(jù)可編程asic器件生成的四路發(fā)射控制信號，在電壓轉(zhuǎn)換電路提供的高電壓信號下，輸出高壓大電流激勵信號。具體地，可編程asic器件先生成充電控制信號，控制電壓轉(zhuǎn)換電路將低電壓信號轉(zhuǎn)換成高電壓信號，隨后，可編程asic器件生成四路發(fā)射控制信號，控制發(fā)射電路根據(jù)高電壓信號輸出具有設(shè)定重復(fù)頻率的高壓大電流激勵信號。

電磁超聲傳感器104，與發(fā)射電路相連接，用于根據(jù)激勵信號生成超聲信號，并接收回波信號，其中，所述回波信號為所述超聲信號在傳播過程中遇到待檢結(jié)構(gòu)缺陷和邊界時的反射信號。

在本發(fā)明實施例中，電磁超聲傳感器在發(fā)射電路輸出的高壓大電流激勵信號的驅(qū)動下產(chǎn)生超聲信號，同時，電磁超聲傳感器還用于接收待檢測物邊界或內(nèi)部缺陷對超聲信號的反射信號，該反射信號即為超聲回波信號，其中，超聲回波信號中包含對待檢測物的檢測信息。

接收信號調(diào)理及采樣電路105，與電磁超聲傳感器和可編程asic器件相連接，用于對回波信號進行處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的波形數(shù)據(jù)點寫入可編程asic器件內(nèi)部的存儲單元，可選地，寫入可編程asic器件內(nèi)部的存儲單元的波形數(shù)據(jù)點可以存入波形數(shù)據(jù)存儲單元?？蛇x地，處理器單元從可編程asic器件內(nèi)部的存儲單元中讀出波形數(shù)據(jù)點，與波形數(shù)據(jù)存儲單元中對應(yīng)位置的數(shù)據(jù)進行相加，結(jié)果重新寫入波形數(shù)據(jù)存儲單元中對應(yīng)位置，并將平均結(jié)果傳送至波形數(shù)據(jù)輸出接口。

在本發(fā)明實施例中，電磁超聲傳感器接收到的信號中包括高壓大電流激勵信號、超聲回波信號以及干擾信號，接收信號調(diào)理及采樣電路用于對電磁超聲傳感器接收信號進行處理，優(yōu)選地，接收信號調(diào)理及采樣電路可以對高壓大電流激勵信號進行較大幅度的衰減，而對超聲回波信號的幅值進行大倍數(shù)的放大，并通過濾波對干擾信號進行抑制，然后對處理后的接收信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將處理后的反射信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，得到波形數(shù)據(jù)點，并將波形數(shù)據(jù)點寫入可編程asic器件?？蛇x地，當可編程asic器件為fpga時，將接收信號調(diào)理及采樣電路采樣得到的波形數(shù)據(jù)點寫入fpga內(nèi)部的存儲單元，直到接收電路完成一組信號的采集。

在本發(fā)明實施例中，采用可編程asic器件，用于生成多路信號，其中，多路信號包括四路發(fā)射控制信號和充電控制信號；電壓轉(zhuǎn)換電路，與可編程asic器件相連接，用于在接收到充電控制信號時將低電壓信號轉(zhuǎn)換成高電壓信號；發(fā)射電路，與可編程asic器件和電壓轉(zhuǎn)換電路相連接，用于根據(jù)發(fā)射控制信號和高電壓信號生成高電壓大電流的激勵信號；電磁超聲傳感器，與發(fā)射電路相連接，用于根據(jù)激勵信號生成超聲信號，并接收超聲信號的反射信號；接收信號調(diào)理及采樣電路，與電磁超聲傳感器和可編程asic器件相連接，用于對反射信號進行處理和采樣，得到波形數(shù)據(jù)點并寫入可編程asic器件的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀達到了在小體積、低功耗和低電壓供電的條件下發(fā)射高電壓、大電流激勵信號的目的，從而實現(xiàn)了減小脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀功耗的技術(shù)效果，進而解決了現(xiàn)有電磁超聲測厚儀器無法在小體積、低功耗、及低壓電池供電的條件下，發(fā)射高壓大電流的技術(shù)問題。

可選地，電壓轉(zhuǎn)換電路102包括：低壓電源1021，用于提供低電壓信號；充電控制電路1022，與可編程asic器件和低壓電源相連接，充電控制電路在接收到充電控制信號時，控制低壓電源為高壓電容充電；高壓電容1023，與充電控制電路和發(fā)射電路相連接，經(jīng)低壓電源充電至高電壓，為發(fā)射電路提供高電壓信號。

作為本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式，電壓轉(zhuǎn)換電路包括低壓電源、充電控制電路和高壓電容，其中，充電控制電路用于接收可編程asic器件生成的充電控制信號，并在接收到充電控信號之后，控制低壓電源為高壓電容充電，將高壓電容充電至高壓，從而實現(xiàn)將低電壓信號轉(zhuǎn)換至高電壓信號，進而為發(fā)射電路提供高電壓信號。可選地，低壓電源可以采用低壓電池，高壓電容可以采用高壓鋁電解電容，以實現(xiàn)脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀的便攜式和小型化。

可選地，發(fā)射電路103包括：四路高速隔離電路1031，與可編程asic器件相連接，其中，四路高速隔離電路根據(jù)四路發(fā)射控制信號輸出四路模擬輸入信號，并對四路發(fā)射控制信號與四路模擬輸入信號進行隔離，四路模擬輸入信號包括第一組模擬輸入信號和第二組模擬輸入信號，第一組模擬輸入信號與第二組模擬輸入信號分別包括極性相同的模擬輸入信號，所述第一組模擬輸入信號與所述第二組模擬輸入信號的極性相反；四路電壓電流放大電路1032，與四路高速隔離電路相連接，用于將第一組模擬輸入信號和第二組模擬輸入信號進行放大，得到第一組驅(qū)動信號和第二組驅(qū)動信號；全橋高壓大電流開關(guān)電路1033，與多路電壓電流放大電路和電壓轉(zhuǎn)換電路相連接，其中，電壓轉(zhuǎn)換電路為全橋高壓大電流開關(guān)電路提供高電壓信號，全橋高壓大電流開關(guān)電路根據(jù)第一組驅(qū)動信號和第二組驅(qū)動信號調(diào)整運行狀態(tài)，運行狀態(tài)包括導(dǎo)通或者截止；高壓變壓器轉(zhuǎn)換電路1034，與全橋高壓大電流開關(guān)電路相連接，用于根據(jù)全橋高壓大電流開關(guān)電路的導(dǎo)通或者截止，生成激勵信號。

作為本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式，發(fā)射電路包括四路高速隔離電路、四路電壓電流放大電路、全橋高壓大電流放大電路和高壓變壓器轉(zhuǎn)換電路，其中，四路高速隔離電路接收可編程asic器件生成的四路發(fā)射控制信號，每一路高速隔離電路根據(jù)一路發(fā)射控制信號生成一路模擬輸入信號，從而得到四路模擬輸入信號，并且四路模擬輸入信號包括第一組模擬輸入信號和第二組模擬輸入信號，第一組模擬輸入信號中包括兩路極性相同的信號，第二組模擬輸入信號中包括兩路極性相同的信號，第一組模擬輸入信號的極性與第二組模擬輸入信號的極性相反。四路高速隔離電路還用于將發(fā)射控制信號與后續(xù)的模擬電路進行隔離；四路電壓電流放大電路對第一組模擬輸入信號和第二組模擬輸入信號進行放大得到第一組驅(qū)動信號和第二組驅(qū)動信號，第一組驅(qū)動信號包括兩路極性相同的驅(qū)動信號，第二組驅(qū)動信號包括兩路極性相同的驅(qū)動信號，第一組驅(qū)動信號的極性與第二組驅(qū)動信號的極性相反；全橋高壓大電流開關(guān)電路根據(jù)第一組驅(qū)動信號和第二組驅(qū)動信號將運行狀態(tài)調(diào)整為截止或者導(dǎo)通，高壓變壓器轉(zhuǎn)換電路根據(jù)全橋高壓大電流開關(guān)電路的運行狀態(tài)為截止或者導(dǎo)通生成激勵信號。

可選地，全橋高壓大電流開關(guān)電路包括：第一開關(guān)組，與四路電壓電流放大電路相連接，在第一組驅(qū)動信號的電壓滿足第一預(yù)設(shè)電壓時，第一開關(guān)組導(dǎo)通；第二開關(guān)組，與四路電壓電流放大電路相連接，在第二組驅(qū)動信號的電壓滿足第二預(yù)設(shè)電壓時，第二開關(guān)組導(dǎo)通。

作為本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式，全橋高壓大電流開關(guān)包括第一開關(guān)組和第二開關(guān)組，第一開關(guān)組根據(jù)第一組驅(qū)動信號調(diào)整運行狀態(tài)為截止或者導(dǎo)通，第二組開關(guān)組根據(jù)第二驅(qū)動信號調(diào)整運行狀態(tài)為截止或者導(dǎo)通，其中，當?shù)谝唤M驅(qū)動信號的電壓滿足第一預(yù)設(shè)電壓時，第一開關(guān)組導(dǎo)通，當?shù)诙M驅(qū)動信號電壓滿足第二預(yù)電壓時，第二開關(guān)組導(dǎo)通，第一組驅(qū)動信號與第二組驅(qū)動信號極性相反，當?shù)谝婚_關(guān)組導(dǎo)通時，第二開關(guān)組截止，當?shù)诙_關(guān)組導(dǎo)通時，第一開關(guān)組截止，當不發(fā)射信號時，第一開關(guān)組、第二開關(guān)組同時處于截止狀態(tài)。

可選地，第一開關(guān)組包括左臂高端開關(guān)和右臂低端開關(guān)，在第一組驅(qū)動信號的電壓滿足第一預(yù)設(shè)電壓時左臂高端開關(guān)和右臂低端開關(guān)導(dǎo)通；第二開關(guān)組包括左臂低端開關(guān)和右臂高端開關(guān)，在第二組驅(qū)動信號的電壓滿足第二預(yù)設(shè)電壓時左臂低端開關(guān)和右臂高端開關(guān)導(dǎo)通，當不發(fā)射信號時，第一開關(guān)組、第二開關(guān)組同時處于截止狀態(tài)。

作為本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式，第一開關(guān)組包括左臂高端開關(guān)和右臂低端開關(guān)，第二開關(guān)組包括左臂低端開關(guān)和右臂高端開關(guān)，在第一組驅(qū)動信號的電壓滿足第一預(yù)設(shè)電壓時，左臂高端開關(guān)和右臂低端開關(guān)同時導(dǎo)通，第二驅(qū)動信號滿足第二預(yù)設(shè)電壓時，左臂低端開關(guān)和右臂高端開關(guān)同時導(dǎo)通，由于第一組驅(qū)動信號與第二組驅(qū)動信號極性相反，在左臂高端開關(guān)和右臂低端開關(guān)導(dǎo)通時，左臂低端開關(guān)和右臂高端開關(guān)截止，在左臂低端開關(guān)和右臂高端開關(guān)導(dǎo)通時，左臂高端開關(guān)和右臂低端開關(guān)截止，當不發(fā)射信號時，第一開關(guān)組、第二開關(guān)組同時處于截止狀態(tài)。

可選地，高壓變壓器轉(zhuǎn)換電路包括：調(diào)諧電路，與左臂高端開關(guān)和左臂低端開關(guān)的接點相連接；高壓變壓器，高壓變壓器的原邊的第一端與調(diào)諧電路相連接，高壓變壓器的原邊的第二端與右臂高端開關(guān)和右臂低端開關(guān)的接點相連接，高壓變壓器副邊的第一端接地，高壓變壓器副邊的第二端與電磁超聲傳感器相連接。

作為本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式，高壓變壓器轉(zhuǎn)換電路包括調(diào)諧電路和高壓變壓器，其中，高壓變壓器原邊繞組的一端經(jīng)調(diào)諧電路連接全橋高壓大電流開關(guān)電路的左臂低端開關(guān)和左臂高端開關(guān)的接點，高壓變壓器原邊繞組的另一端接全橋高壓大電流開關(guān)電路的右臂低端開關(guān)和右臂高端開關(guān)的接點，高壓變壓器副邊繞組的一端接地，另一端與電磁超聲傳感器相連接，根據(jù)全橋高壓大電流開關(guān)電路的導(dǎo)通狀態(tài)或者截止狀態(tài)，高壓變壓器向電磁超聲傳感器提供高壓大電流的激勵信號。

可選地，接收信號調(diào)理及采樣電路105包括：接收信號調(diào)理電路1051，與電磁超聲傳感器相連接，用于對回波信號進行處理，得到處理后的回波信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路1052，與接收信號調(diào)理電路相連接，用于對處理后的回波信號進行采樣得到波形數(shù)據(jù)點。

作為本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式，接收信號調(diào)理及采樣電路包括接收信號調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其中，接收信號調(diào)理電路用于對電磁超聲傳感器的接收信號至少進行限幅、放大及濾波等處理，得到處理后的超聲回波信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路對處理后的超聲回波信號進行采樣得到波形數(shù)據(jù)點。

可選地，接收信號調(diào)理電路1051包括：限幅電路10511，與電磁超聲傳感器相連接；低噪聲前置放大電路10512，與限幅電路相連接；固定增益放大電路10513，與低噪聲前置放大電路相連接；帶通濾波電路10514，與固定增益放大電路相連接；第一級程控放大電路10515，與帶通濾波電路相連接；第二級程控放大電路10516，與第一級程控放大電路相連接；低通濾波電路10517，與第二級程控放大電路相連接。

作為本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式，接收信號調(diào)理電路包括限幅電路、低噪聲前置放大電路、固定增益放大電路、帶通濾波電路、第一級程控放大電路和第二級程控放大電路，其中，采用限幅電路對電磁超聲傳感器接收信號中的高壓大電流信號進行較大幅值的衰減，而對微弱的超聲回波信號進行大倍數(shù)的放大，采用帶通濾波器對干擾信號進行抑制，采用低噪聲前置放大電路、固定增益放大電路、第一級程控放大電路和第二級程控放大電路分別對反射信號進行放大，采用低通濾波器對反射信號進行抗混淆濾波。

可選地，多路信號包括增益設(shè)定信號和頻率選擇信號，接收信號調(diào)理及采樣電路105包括：增益電壓設(shè)置電路1053，與可編程asic器件、第一級程控放大電路和第二級程控放大電路相連接，根據(jù)增益設(shè)定信號輸出兩路電壓信號，兩路電壓信號分別設(shè)置第一級程控放大電路和第二級程控放大電路的增益；截止頻率選擇電路1054，與可編程asic器件和帶通濾波電路相連接，用于根據(jù)頻率選擇信號設(shè)置帶通濾波電路的截止頻率。

作為本發(fā)明實施例的一個可選的實施方式，接收信號調(diào)理及采樣電路還包括增益電壓設(shè)置電路和截止頻率選擇電路，其中，增益電壓設(shè)置電路用于確定第一程控放大電路和第二級程控放大電路的放大倍數(shù)，截止頻率選擇電路用于確定帶通濾波器的截止頻率。具體地，可編程asic器件生成多路控制信號還包括增益設(shè)定信號和頻率選擇信號。增益電壓設(shè)置電路與可編程asic器件相連接，根據(jù)增益設(shè)定信號，調(diào)整其輸出電壓的值，帶通濾波器與增益電壓設(shè)置電路的輸出端相連接，增益電壓設(shè)置電路通過其輸出電壓確定第一級程控放大電路和第二級程控放大電路的放大倍數(shù)，可選地，在本發(fā)明實施例的一個優(yōu)選的實施方式中，前置放大器的增益為20db，固定增益放大電路的增益為20db,通過增益電壓設(shè)置電路的輸出電壓將第一級程控放大電路和第二級程控放大電路的最大增益均設(shè)置為34db，將其最小增益均設(shè)置為4db，從而使接收信號調(diào)理及采樣電路的增益選擇范圍為48db-108db。截止頻率選擇電路與asic器件相連接，截止頻率選擇電路根據(jù)頻率選擇信號選擇帶通濾波器的截止頻率。

可選地，檢測儀還包括：處理器單元106，與可編程asic器件相連接，用于接收參數(shù)，并控制可編程asic器件根據(jù)參數(shù)生成多路信號；波形數(shù)據(jù)存儲單元107，與處理器單元相連接，其中，處理器單元從可編程asic器件讀取波形數(shù)據(jù)點，將波形數(shù)據(jù)點存儲在波形數(shù)據(jù)存儲單元中。

作為本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式，本發(fā)明所提供的脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀還包括處理器單元和波形數(shù)據(jù)存儲單元，該處理器單元可以采用arm或者dsp來實現(xiàn)其功能，具體地，該處理器單元與可編程asic器件相連接，處理器單元包括參數(shù)輸入接口，通過參數(shù)輸入接口接收參數(shù)，并根據(jù)參數(shù)使可編程asic器件生成多路控制信號，可選地，當可編程asic器件為fpga時，處理器單元通過參數(shù)輸入接口接收的參數(shù)包括：激勵頻率和增益，處理器分別將上述參數(shù)定入fpga的激勵頻率寄存器、增益寄存器和采用頻率寄存器，fpga根據(jù)相應(yīng)的寄存器中的參數(shù)值生成相應(yīng)的控制信號，例如:fpga根據(jù)激勵頻率寄存器中的激勵頻率生成相應(yīng)頻率的四路發(fā)射控制信號，同時根據(jù)截止頻率選擇信號，以確定帶通濾波器的截止頻率；根據(jù)增益寄存器的值生成增益設(shè)定信號，從而確定第一級程控放大電路和第二級程控放大電路的增益。波形數(shù)據(jù)存儲單元與處理器單元相連接，在完成一組信號的采集并將波形數(shù)據(jù)點寫入可編程asic器件內(nèi)部存儲單元之后，可編程asic器件通知處理器單元讀取波形數(shù)據(jù)點，處理器單元將從可編程asic器件內(nèi)部存儲單元中讀取到的波形數(shù)據(jù)點存儲在波形數(shù)據(jù)存儲單元中，可選地，波形數(shù)據(jù)存儲單元，可以但不限于采用高速sram或者sdram等來實現(xiàn)其功能。

可選地，作為本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式，在一次檢測過程中，脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀可以進行多次激勵，并接收多次超聲回波信號，在每一次激勵及對回波信號完成采樣之后，可編程asic器件向處理器發(fā)出讀取波形數(shù)據(jù)點的命令，處理器單元從可編程asic器件內(nèi)部存儲單元中讀取波形數(shù)據(jù)點，與波形數(shù)據(jù)存儲單元中存儲的數(shù)據(jù)相疊加，再重新存儲在波形數(shù)據(jù)存儲單元中，從而實現(xiàn)多次采集的波形數(shù)據(jù)點的平均。

在本發(fā)明實施例中，采用充電控制電路將高壓鋁電解電容快速充電到高電壓，為全橋高壓大電流開關(guān)電路提供高壓輸入信號，從而實現(xiàn)了小體積即可為高壓電路提供足夠的高壓輸入信號，同時，采用全橋電路結(jié)構(gòu)以開關(guān)放大方式控制高壓變壓器原邊產(chǎn)生大電流的有限周期的激勵信號，高壓變壓器的副邊可以為電磁超聲傳感器提供高壓大電流驅(qū)動信號，從而實現(xiàn)了小體積儀器即可輸出高壓大電流激勵信號。本發(fā)明實施例中，通過限幅電路對進入接收信號調(diào)理及采樣電路的高壓信號進行限幅，同時使微弱的接收信號不失真的通過，并進一步經(jīng)過低噪聲前置放大器、固定增益電路進行放大，在將信號調(diào)節(jié)至一定電壓范圍內(nèi)之后，通過濾波濾除信號中的干擾信號，通過程控放大電路將其放大至有效范圍，進而使得采樣電路能對接收信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，同時，本發(fā)明實施例中的接收信號調(diào)理及采樣電路還能夠有效的抗擊高壓大電流激勵信號的沖擊。

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀的工作流程圖，如圖2所示，在本發(fā)明實施例中，采用arm作為處理器單元，采用fpga作為可編程asic器件，采用sram作為波形數(shù)據(jù)存儲單元。本發(fā)明實施例的脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀的工作流程主要包括如下步驟：

步驟s201，開始。通過本發(fā)明實施例的脈沖激發(fā)式電磁超聲檢測儀對待測材料進行檢測，可選地，該檢測儀可以用于檢測待測材料的厚度。

步驟s202，arm接收參數(shù)，將參數(shù)寫入fpga。arm首先通過參數(shù)輸入接口接收參數(shù)，并將參數(shù)寫入fpga中，具體地，arm將平均次數(shù)的值作為平均次數(shù)全局變量，將激勵頻率值、增益值通過總線接口寫入fpga對應(yīng)的激勵頻率寄存器、增益寄存器中，fpga根據(jù)截止頻率選擇信號，控制帶通濾波器的截止頻率，根據(jù)增益寄存器的值生成增益設(shè)定信號，確定第一級程控放大電路和第二級程控放大電路的增益。將平均寄存器中的值設(shè)為1，在當平均寄存器為1時，arm將sram中的存儲單元全部清零。

步驟s203，fpga控制高壓鋁電解電容充電。fpga生成控制信號，控制充電控制電路通過低壓電源對高壓鋁電解電容進行快速充電，將高壓鋁電解電容充電至高壓，從而為全橋高壓大電流開關(guān)電路提供高電壓信號。

步驟s204，fpga生成四路發(fā)射控制數(shù)字信號，并控制發(fā)射電路根據(jù)四路發(fā)射控制數(shù)字信號輸出激勵信號。fpga根據(jù)激勵頻率寄存器中的激勵頻率生成四路發(fā)射控制信號，通過四路高速隔離電路進行模數(shù)隔離并轉(zhuǎn)換成四路模擬信號，并將四路模擬信號輸入至四路電壓電流放大電路，電壓電流放大電路將四路模擬信號進行放大得到四路驅(qū)動信號，從而驅(qū)動全橋高壓大電流開關(guān)電路在高壓變壓器電路的兩輸入端產(chǎn)生高壓大電流的有限周期脈沖信號，進而在變壓器的副邊產(chǎn)生高壓大電流的激勵信號。

電磁超聲傳感器根據(jù)激勵信號產(chǎn)生超聲，在待測材料進行傳播，并接收微弱超聲回波信號，將接收信號輸出到接收信號調(diào)理及采樣電路中。接收信號調(diào)理及采樣電路對接收到的回波信號進行處理及模數(shù)轉(zhuǎn)換。限幅電路對接收到的回波信號中的高壓大電流信號進行較大幅值的衰減，對微弱電磁超聲檢測信號進行大倍數(shù)的放大，并輸入至前置放大器中，由前置放大器對檢測信號進行前置放大，由固定增益放大電路進行再次放大，再采用帶通濾波電路對干擾信號分別進行衰減，然后分別通過第一級程控放大電路和第二級程控入大電路進行放大，最后采用低通濾波電路進行抗混淆濾波，得到處理后的檢測信號，該檢測信號為模擬信號。

fpga在發(fā)射4路發(fā)射控制數(shù)字信號的起始時刻，同步控制采樣電路對上述處理后的檢測信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到波形數(shù)據(jù)點，并依次存入fpga的內(nèi)部，直至采集完成一組波形數(shù)據(jù)點。

步驟s205，arm從fpga中依次讀取波形數(shù)據(jù)點，并從sram中讀出對應(yīng)位置的數(shù)據(jù)與之疊加后，將結(jié)果再存入sram的對應(yīng)位置。當一組波形數(shù)據(jù)點采集完成后，fpga向arm發(fā)出讀取波形數(shù)據(jù)點的命令，arm以總線方式從fpga的內(nèi)部依次讀走一個波形數(shù)據(jù)點數(shù)據(jù)，并從sram的對應(yīng)地址單元讀出一個數(shù)據(jù)與之相加后再次寫入sram的對應(yīng)的地址單元，直到arm將全部數(shù)據(jù)讀取完畢，然后arm將平均寄存器的值加上1。

步驟s206，判斷平均寄存器的值是否等于平均次數(shù)全局變量。如果平均寄存器的值不等于平均次數(shù)全局變量時，重復(fù)步驟s203至步驟s206。

步驟s207，如果平均寄存器的值等于平均次數(shù)全局變量時，arm將經(jīng)平均后的波形數(shù)據(jù)點傳送至波形數(shù)據(jù)輸出接口。arm從波形數(shù)據(jù)存儲單元中讀取波形數(shù)據(jù)點，并通過波形數(shù)據(jù)輸出接口輸出，可選地，輸出的波形數(shù)據(jù)可以由顯示屏進行顯示，也可以通過計算機對波形數(shù)據(jù)進行分析和處理。

步驟s208，結(jié)束。完成對待測材料的一次檢測。

上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。

在本發(fā)明的上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側(cè)重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關(guān)描述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的技術(shù)內(nèi)容，可通過其它的方式實現(xiàn)。其中，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可為個人計算機、服務(wù)器或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、移動硬盤、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。