一种超声波相位控制接收阵列

本技术涉及超声波阵列，尤其涉及一种超声波相位控制接收阵列。

背景技术：

1、超声相控阵技术是超声波技术的重要应用之一，已有近20多年的发展历史，具有高覆盖范围、检测灵敏度及准确性，低功率，瞬时响应，动态聚焦和无创等特点。初期主要应用于医疗领域，在医学超声成像中使用相控阵换能器快速移动所发射的超声波束对被检的器官进行成像。随着电子技术和计算机技术的快速发展,超声相控阵技术逐渐应用于工业无损检测。超声相控阵是超声探头晶片的组合，由多个压电晶片按一定的规律分布排列，通过不同的延迟时间控制激发各个晶片，所有晶片发射的超声波形成一个整体波阵面，能有效地控制发射超声束(波阵面)的形状和方向，能实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦。它为确定不连续性的形状、大小和方向提供出比单个或多个探头系统更大的能力。

2、超声波阵元发射出的声束在遇到被测物会反射回来，由于探头阵元排列的空间位置不同，反射回波到达各阵元的时间也会不同。且由于波束扩散及被测物体表面的漫反射效应，使回波来自不同方向，导致接收阵元接收到不同相位和能量大小的叠加回波信号。通常需要使用延迟器按照发射聚焦法则精确控制各阵元的接收延迟来聚焦接收波束并消除非聚焦波束信号，再对所有接收阵元的回波信号进行叠加，反馈至信号接收处理模块。但是由于设计延迟器很难精准的控制延迟的时间，而使得接收的信号杂波影响较大，因此，需要设计一种主动控制的超声波相位控制接收阵列。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种超声波相位控制接收阵列，解决现有超声波阵列接收的杂波较多，影响检测结果的技术问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

3、一种超声波相位控制接收阵列，包括pcb板，pcb板上设置有电路网络，还包括若干个接收单元和叠加模块，若干个接收单元设置在pcb板上，且与pcb板上的电路网络连接，叠加模块设置在pcb板的一侧，且叠加模块与pcb板上的电路网络输出端连接。

4、进一步地，接收单元包括电荷耦合器件单元和接收晶片，接收晶片设置在电荷耦合器件单元的顶部，接收晶片设置导线与电荷耦合器件单元连接。

5、进一步地，电荷耦合器件单元包括充电模块、转移栅、电荷移位寄存器线阵、驱动模块和滤波器，充电模块的输入端与外部的控制信号连接，充电模块的输出端与转移栅连接，转移栅分别与电荷移位寄存器线阵和驱动模块连接，驱动模块的输出端与电荷移位寄存器线阵连接，滤波器与电荷移位寄存器线阵的输出端连接。

6、进一步地，叠加模块包括电阻rs、电阻re、放大器u1和若干个输入电阻，电阻rs的一端与放大器u1的输出端连接，电阻rs的另一端与电阻re一端和放大器u1的负极输入端连接，电阻re的另一端接地，每个输入电阻的一端与一个接收单元的输出端连接，若干个输入电阻的另一端均与放大器u1的正极输入端连接。

7、本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

8、本实用新型通过滤波器检测收末尾电荷移位寄存器单元的电荷量，然后根据电荷量确定电荷的转移时间控制接收延时，集中所需接收方向回波信号的能量，滤除其他方向的信号，使得检测结果更加准确。

技术特征：

1.一种超声波相位控制接收阵列，包括pcb板(1)，pcb板(1)上设置有电路网络，其特征在于：还包括若干个接收单元(2)和叠加模块(3)，若干个接收单元(2)设置在pcb板(1)上，且与pcb板(1)上的电路网络连接，叠加模块(3)设置在pcb板(1)的一侧，且叠加模块(3)与pcb板(1)上的电路网络输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种超声波相位控制接收阵列，其特征在于：接收单元(2)包括电荷耦合器件单元(4)和接收晶片(5)，接收晶片(5)设置在电荷耦合器件单元(4)的顶部，接收晶片(5)设置导线与电荷耦合器件单元(4)连接。

3.根据权利要求2所述的一种超声波相位控制接收阵列，其特征在于：电荷耦合器件单元(4)包括充电模块、转移栅、电荷移位寄存器线阵、驱动模块和滤波器，充电模块的输入端与外部的控制信号连接，充电模块的输出端与转移栅连接，转移栅分别与电荷移位寄存器线阵和驱动模块连接，驱动模块的输出端与电荷移位寄存器线阵连接，滤波器与电荷移位寄存器线阵的输出端连接。

4.根据权利要求3所述的一种超声波相位控制接收阵列，其特征在于：叠加模块(3)包括电阻rs、电阻re、放大器u1和若干个输入电阻，电阻rs的一端与放大器u1的输出端连接，电阻rs的另一端与电阻re一端和放大器u1的负极输入端连接，电阻re的另一端接地，每个输入电阻的一端与一个接收单元(2)的输出端连接，若干个输入电阻的另一端均与放大器u1的正极输入端连接。

技术总结
本技术提供一种超声波相位控制接收阵列，属于超声波阵列技术领域，包括PCB板，PCB板上设置有电路网络，还包括若干个接收单元和叠加模块，若干个接收单元设置在PCB板上，且与PCB板上的电路网络连接，叠加模块设置在PCB板的一侧，且叠加模块与PCB板上的电路网络输出端连接。本技术通过滤波器检测收末尾电荷移位寄存器单元的电荷量，然后根据电荷量确定电荷的转移时间控制接收延时，集中所需接收方向回波信号的能量，滤除其他方向的信号，使得检测结果更加准确。

技术研发人员：袁梅,汪鹏程,梁向东,陆生鲜,吴世贵,王旭佳,俞涵,胡一飞,黄建飞,周容合
受保护的技术使用者：桂林理工大学南宁分校
技术研发日：20230607
技术公布日：2024/1/15