一种基于线性调频信号激励的超声回波信号实时处理装置及处理方法

摘要

一种基于线性调频信号激励的超声回波信号实时处理装置及处理方法，涉及焊接结构质量检测技术领域。本发明解决了现有的线性调频信号激励的超声回波信号的脉冲压缩处理在PC机上进行，导致处理装置体积大、不便于携带的问题。本发明采用超声波探头将接收到的超声波信号转换成电信号，经由前置放大单元将信号放大，再经过信号采集单元一将采集到的模拟信号转换成数字信号，同时信号采集单元二将采集激励信号，并转换成数字信号，转换后的超声波信号和激励信号传送给信号实时处理单元，经由信号实时处理单元做脉冲压缩处理，将处理结果发至外部通信接口。它可用于由线性调频信号激励的超声检测设备中。

主权项

一种基于线性调频信号激励的超声回波信号实时处理装置，它包括超声波探头(1)，其特征在于，它还包括前置放大单元(2)、信号采集单元一(3)、信号采集单元二(4)和信号实时处理单元(5)，超声波探头(1)，用于对待检测的焊接结构进行扫描，采集经焊接结构反射的超声回波信号，并将采集结果发送给前置放大单元(2)，所述前置放大单元(2)，用于对接收到的电信号进行放大，并将放大结果传给信号采集单元一(3)，所述信号采集单元一(3)，用于将接收的信号转换成数字信号之后，将该数字信号作为数字回波信号传送给信号实时处理单元(5)；信号信号采集单元二(4)，用于与所述信号采集单元一(3)同步进行信号采集，采集产生检测用超声波信号的超声波探头的激励信号，并将其转换成数字信号后作为数字激励信号传送给信号实时处理单元(5)，所述信号实时处理单元(5)，用于对接收到的所有信号做脉冲压缩处理，然后发送至外部通信接口；信号实时处理单元(5)包括信号运算模块一(5‑1)、信号运算模块二(5‑2)、信号傅里叶变换模块(5‑3)、信号运算模块三(5‑4)、信号逆傅里叶变换模块(5‑5)和结果优化模块(5‑6)；信号运算模块一(5‑1)，用于对接收到的数字激励信号进行共轭信号处理，获得数字激励信号的共轭信号，并将该共轭信号发送给信号运算模块二(5‑2)；信号运算模块二(5‑2)，用于对接收到共轭信号沿垂直轴左右翻转，获得翻转的数字激励信号的共轭信号，并将该翻转的共轭信号发送给信号傅里叶变换模块(5‑3)；信号傅里叶变换模块(5‑3)，用于接收翻转的共轭信号和经信号采集单元一(3)输出的数字回波信号，并将接收到的共轭信号和数字回波信号做傅里叶变换，获得傅里叶变换数据发送给信号运算模块三(5‑4)；信号运算模块三(5‑4)，用于对接收到的傅里叶变换数据进行数据点对点相乘，获得相乘数据，并将该相乘数据发送给信号逆傅里叶变换模块(5‑5)；信号逆傅里叶变换模块(5‑5)，用于对接收到的相乘数据进行逆傅里叶变换，获得逆傅里叶变换数据发送给结果优化模块(5‑6)；结果优化模块(5‑6)，用于对接收到的逆傅里叶变换数据进行希尔伯特变换，变换后的信号作为信号实时处理单元(5)的输出信号输出；所述产生检测用超声波信号的超声波探头，是指在检测焊接结构时，用于产生超声波激励信号的超声波探头，即：信号信号采集单元二(4)采集的是在检测过程中的超声波激励信号，而信号采集单元一(3)同步采集的是经待检测的焊接结构的超声波回波信号；希尔伯特变换看成是信号通过一个幅度为1的全通滤波器的输出，信号经过该变换后，正频率成分作‑90°的相移，负频率成分作+90°的相移。