一种基于互相关算法的涡流阻抗求解方法及装置与流程

技术特征：

1.一种基于互相关算法的涡流阻抗求解方法，其特征在于，具体步骤包括如下：

步骤一：得到涡流检测线圈的阻抗信号，将所述阻抗信号与高斯噪声信号叠加；

步骤二：引进与阻抗信号同频的同相参考信号，同时引进与所述同相参考信号相差90°的同频正交参考信号；

步骤三：计算叠加后的信号分别与同相参考信号、正交参考信号的乘积；

步骤四：进行滤波通过三角函数运算得到线圈阻抗的幅值和相位值。

2.根据权利要求1所述的一种基于互相关算法的涡流阻抗求解方法，其特征在于，所述步骤一中涡流检测线圈的阻抗信号为：

式中Vsig为阻抗信号的幅值，为阻抗信号的频率，φ0为线圈阻抗信号的相位；阻抗信号s(t)与高斯噪声信号n(t)叠加后的表达式x(t)为：

3.根据权利要求1所述的一种基于互相关算法的涡流阻抗求解方法，其特征在于，所述步骤二中，同相参考信号r1(t)与阻抗信号同频，φr为同相参考信号的相位值，r1(t)为：

正交参考信号r2(t)是与r1(t)相差90°的同频信号，φr为正交参考信号的相位值，则r2(t)为：

4.根据权利要求1所述的一种基于互相关算法的涡流阻抗求解方法，其特征在于，所述步骤三中，叠加后的信号x(t)与同相参考信号r1(t)的乘积记为Vpsd1(t)：

叠加后的信号x(t)与正交参考信号r2(t)的乘积记为Vpsd2(t)：

5.根据权利要求1所述的一种基于互相关算法的涡流阻抗求解方法，其特征在于，所述步骤四中，将步骤三中的乘积通过截止频率仅为0.5Hz的低通滤波后有：

进一步，将参考信号的幅度值Vr设置成单位电压，系数1/2为系统增益，令相角差φsig＝φ0-φr，通过三角函数运算可得到线圈阻抗的幅值Vsig和相位值φsig，则有：

6.一种应用权利要求1-5所述的基于互相关算法的涡流阻抗求解方法的装置，其特征在于，包括：DDS核、电桥差动回路、功率放大器、乘法器、第一滤波器、第二滤波器和CORDIC电路；其中，DDS核提供余弦激励信号，同时提供余弦信号作为同向参考信号，提供正弦信号作为正交参考信号；激励信号经D/A输出后与参考线圈、检测线圈组成电桥差动回路；所述电桥差动电路输出线圈阻抗信号；阻抗信号经放大后进入A/D转化成数字量，进行互相关算法处理；互相关运算方向分为同相支路和正交支路，两支路在FPGA内同步进行，阻抗信号与同相参考信号和正交参考信号经乘法器，同步通过第一滤波器及第二滤波器低通滤波处理，后得到阻抗同向和正交幅值，最后经CORDIC电路运算得到阻抗幅值Amp1和相角值Angle1。

7.根据权利要求6所述的一种基于互相关算法的涡流阻抗求解装置，其特征在于，所述第一滤波器和所述第二滤波器采用CIC+HB+FIR结构进行低通滤波器的设计，先对阻抗倍频信号进行梳状滤波和半带滤波处理，降低倍频信号的数据速率，再用较低阶数的有限长单位冲击响应滤波器成形处理，滤除经梳状滤波和半带滤波后阻带内的频谱混叠，满足最后一级滤波的要求，进而准确地获取阻抗幅度信息。

8.根据权利要求6所述的一种基于互相关算法的涡流阻抗求解装置，其特征在于，所述CORDIC电路采用Xilinx Artix-7内置的CORDIC IP核完成阻抗幅度值Vsig和相位值φsig，IP核求解模式选用定向模式。

9.根据权利要求7所述的一种基于互相关算法的涡流阻抗求解装置，其特征在于，经CIC滤波后的同相支路信号进入同相支路第1级HB滤波，依次经过同相支路第2级、第3级、第4级HB滤波、第5级FIR滤波输出；经CIC滤波后的正交支路信号进入同相支路第1级HB滤波，依次经过正交支路第2级、第3级、第4级HB滤波、第5级FIR滤波输出。