一种基于压缩感知的便携式超声无损检测系统的制作方法

文档序号:19827953发布日期:2020-02-04 12:04阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于压缩感知的便携式超声无损检测系统,其特征是包括换能器模块、发射接收控制模块、fpga控制模块、模拟信息转换(aic)模块、usb通信模块以及上位机。

2.根据权利要求1所述的便携式超声无损检测系统,其特征在于系统以fpga为主控核心,在fpga的控制下,发射电路输出激励信号,驱动超声探头发射超声信号,接收电路对探头接收到的信号进行放大并传输给aic模块,进行处理。

3.根据权利要求1所述的便携式超声无损检测系统,其特征在于利用模拟信息转换(aic)模块,将信号的压缩和采样合二为一,模拟信号x(t)经过aic模块之后,变成低速率信息矢量y[m],实现了模拟到信息的转换。

4.根据权利要求1所述的便携式超声无损检测系统,其特征在于在aic模块的输出端得到的是低速率的数字信号,因此传输到上位机后对得到的低速率信息矢量进行稀疏重构恢复原始信号,或者进行特征提取。

5.根据权利要求1所述的便携式超声无损检测系统,其特征在于aic模块主要由三部分组成:伪随机序列生成器、低通滤波器以及低速的模数转换器(adc),信号进入aic模块后处理过程为:

a.将超换能器采集到的超声模拟信号与伪随机序列发生器产生的序列混合调制;

b.将调制后的信号通过低通滤波器;

c.通过模数转化器(adc)低速采样,获得数据;

d.将观测到的数据通过usb传到上位机;

e.上位机对数据进行快速成像处理并显示。

6.根据权利要求1所述的便携式超声无损检测系统,其特征在于探头接收到的超声模拟信号可以看成由一系列不同延时时间和幅度的高斯脉冲信号叠加而成的,即信号为稀疏的、可压缩的,符合信号进行压缩感知处理的前提条件,所以adc最后可以以低于两倍信号带宽的奈奎斯特采样速率进行随机亚采样。

7.根据权利要求1所述的便携式超声无损检测系统,其特征在于fpga通过控制寄存器产生伪随机序列pc(t)={0,1},且序列的符号改变速率要大于或等于奈奎斯特采样速率,为后期的信号重构提供必要的随机性。

8.根据权利要求1所述的便携式超声无损检测系统,其特征在于当超声换能器发射中心频率为5mhz时,以100mhz的速率产生伪随机序列与模拟信号进行相乘调制,后可以达到以20mhz的ad采样速率进行均匀采样,这种方式等价于压缩感知随机亚采样,经仿真验证过后,信号恢复后的成像质量与以100mhz的ad采样后恢复的图形质量一致。

9.根据权利要求1所述的便携式超声无损检测系统,信号以20mhz的速率进行采样,与100mhz的采样速率相比,采集到的数据压缩量达80%,经过usb上传到上位机,数据传输所需的带宽降低,上下位机之间的通信更为流畅。

10.根据权利要求1所述的便携式超声无损检测系统,其特征在于上位机将读取到的数据进行处理,完成稀疏基的构建或fft运算,以及omp算法的软件设计,完成对信号的重建或者进行有关信息的数据处理。

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