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发射参考调制序列的声波检测方法及设备

阅读:786发布:2020-05-08

专利汇可以提供发射参考调制序列的声波检测方法及设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 申请 实施例 涉及一种发射参考调制序列的 超 声波 检测方法及设备。本申请实施例的发射参考调制序列的 超声波 检测方法包括:生成一串基带序列,并根据该基带序列生成包括第一检测序列和第二检测序列的检测基带 信号 ;将检测基带信号调制为超声波后输出;对反射或透射信号进行解调获取基带解调信号;从所述基带解调信号中提取第一信号 片段 和第二信号片段;获取每组第一信号片段和第二信号片段中相同位的基带码值相同的数量N3或不同的数量N4,根据N3或N4判断所述第一检测序列和所述第二检测序列的反射或透射信号是否到达。本申请实施例的发射参考调制序列的超声波检测方法可以比较准确地开展检测、判定超声波的反射或透射信号的渡越时间。,下面是发射参考调制序列的声波检测方法及设备专利的具体信息内容。

1.一种发射参考调制序列的声波检测方法,其特征在于,包括:
生成一串基带序列,并根据该基带序列生成包括第一检测序列和第二检测序列的检测基带信号;其中,所述第一检测序列和第二检测序列的持续时间同为T1,所述第一检测序列与所述第二检测序列的间隔时间为T2;所述第一检测序列和所述第二检测序列中相同位的基带码值相同的数量N1大于第一阈值,或所述第一检测序列和所述第二检测序列中相同位的基带码值不同的数量N2大于第一阈值;
将所述检测基带信号调制为超声波频段的调制信号后,进行电声转换并输出至被测物;
接收所述调制信号的反射或透射信号,对所述反射或透射信号进行声电转换后解调,获取基带解调信号;
从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,其中,每次提取的第一信号片段和第二信号片段为一组信号片段;所述第一信号片段与所述第二信号片段的持续时间同为T3;所述第一信号片段和第二信号片段的间隔时间为T4,且T1+T2=T3+T4;提取完成后,平移一位基带码继续提取第一信号片段和第二信号片段,直至提取到所述基带解调信号的最后一位基带码;
获取每组第一信号片段和第二信号片段中相同位的基带码值相同的数量N3或不同的数量N4,根据所述N3或N4判断所述第一检测序列和所述第二检测序列的反射或透射信号是否到达。
2.根据权利要求1所述的发射参考调制序列的超声波检测方法,其特征在于,所述T1≤T3,T2≥T4,获取每组第一信号片段和第二信号片段中相同位的基带码值相同的数量N3或不同的数量N4,根据所述N3或N4判断所述第一检测序列和所述第二检测序列的反射或透射信号是否到达,包括:
当所述N1大于第一阈值,获取每组信号片段中,所述N3每一次由低于第二阈值上升为高于第二阈值时,所述第一信号片段和第二信号片段的在所述基带解调信号中的第一平移量La,以及所述N3每一次由高于第二阈值下降为低于第二阈值时的第二平移量Lb,其中,每个第一平移量La与第一个大于该第一平移量La的第二平移量Lb构成一组平移量;
当所述N2的数量大于第一阈值,获取每组信号片段中,所述N4每一次由低于第二阈值上升为高于第二阈值时,所述第一信号片段和第二信号片段的在所述基带解调信号中的第一平移量La,以及所述N4每一次由高于第二阈值下降为低于第二阈值时的第二平移量Lb;
根据公式t=(La/2+Lb/2)*TBE+Δ计算所述基带解调信号中,第一检测序列和第二检测序列每次回波到达的渡越时间t,其中,TBE为序列码元时钟周期,Δ为解调时序及检测固定偏移的补偿值。
3.根据权利要求1所述的发射参考调制序列的超声波检测方法,其特征在于,从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,包括:
从所述基带解调信号的起始时刻起,通过第一时间窗口和第二时间窗口对所述基带解调信号进行提取,其中,所述第一时间窗口和所述第二时间窗口的时长为T3,所述第一时间窗口与所述第二时间窗口之间的间隔时间为T4,所述第一时间窗口提取的信号为第一信号片段,所述第二时间窗口提取的信号为第二信号片段;
提取完成后,以时钟周期为步长平移所述第一时间窗口和所述第二时间窗口,并提取当前第一时间窗口和第二时间窗口中的信号,直至提取到所述基带解调信号的结束时刻。
4.根据权利要求1所述的发射参考调制序列的超声波检测方法,其特征在于,从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,包括:
对所述基带解调信号进行移位寄存;
选取寄存地址为d~[(d+DT3)-1]、以及地址为[(d+DT3)+DT4]~{[(d+DT3)+DT4]+DT3-
1}的两段信号进行提取,其中,d为第一位选取的寄存地址,DT3对应的时间长度为T3、DT4对应的时间长度为T4,被提取的两段信号分别为所述第一信号片段和所述第二信号片段;
提取完成后,进行移位寄存操作,每平移一个步进即再次对当前寄存地址中的信号进行提取,直至平移量达到上限。
5.根据权利要求1至4任一项所述的发射参考调制序列的超声波检测方法,其特征在于:
所述第一检测序列与所述第二检测序列中,每一位基带码值都相同;
或者,所述第一检测序列与所述第二检测序列中,每一位基带码值都不同。
6.一种发射参考调制序列超声波检测设备,其特征在于:
包括发射装置和接收装置:所述发射装置包括基带序列产生器、检测信号产生器、调制器和第一换能器,所述接收装置包括第二换能器、解调器和控制器
所述基带序列产生器生成一串基带序列,所述检测信号产生器根据该基带序列生成包括第一检测序列和第二检测序列的检测基带信号;其中,所述第一检测序列和第二检测序列的持续时间同为T1,所述第一检测序列与所述第二检测序列的间隔时间为T2;所述第一检测序列和所述第二检测序列中相同位的基带码值相同的数量N1大于第一阈值,或所述第一检测序列和所述第二检测序列中相同位的基带码值不同的数量N2大于第一阈值;
所述调制器将所述检测基带信号调制为超声波频段的调制信号后,通过所述第一换能器输出至被测物;
所述第二换能器接收所述调制信号的反射或透射信号,并输出至所述解调器,所述解调器对所述反射或透射信号进行声电转换后解调,获取基带解调信号;
所述控制器从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,其中,每次提取的第一信号片段和第二信号片段为一组信号片段;所述第一信号片段与所述第二信号片段的持续时间同为T3;所述第一信号片段和第二信号片段的间隔时间为T4,且T1+T2=T3+T4;提取完成后,平移一位基带码继续提取第一信号片段和第二信号片段,直至提取到所述基带解调信号的最后一位基带码;
所述控制器获取每组第一信号片段和第二信号片段中相同位的基带码值相同的数量N3或不同的数量N4,根据所述N3或N4判断所述第一检测序列和所述第二检测序列的反射或透射信号是否到达,及计算渡越时间。
7.根据权利要求6所述的发射参考调制序列超声波检测设备,其特征在于:
所述T1≤T3,T2≥T4;
当所述N1大于第一阈值,所述控制器获取每组信号片段中,所述N3每一次由低于第二阈值上升为高于第二阈值时,所述第一信号片段和第二信号片段在所述基带解调信号中的第一平移量La,以及所述N3每一次由高于第二阈值下降为低于第二阈值时的第二平移量Lb,其中,每个第一平移量La与第一个大于该第一平移量La的第二平移量Lb构成一组平移量;
当所述N2的数量大于第一阈值,所述控制器获取每组信号片段中,所述N4每一次由低于第二阈值上升为高于第二阈值时,所述第一信号片段和第二信号片段的在所述基带解调信号中的第一平移量La,以及所述N4每一次由高于第二阈值下降为低于第二阈值时的第二平移量Lb;
所述控制器根据公式t=(La/2+Lb/2)*TBE+Δ计算所述基带解调信号中,第一检测序列和第二检测序列每次回波到达的渡越时间t,其中,TBE为序列码元时钟周期,Δ为解调时序及检测固定偏移的补偿值。
8.根据权利要求6所述的发射参考调制序列超声波检测设备,其特征在于,所述控制器从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,包括:
所述控制器从所述基带解调信号的起始时刻起,通过第一时间窗口和第二时间窗口对所述基带解调信号进行提取,其中,所述第一时间窗口和所述第二时间窗口的时长为T3,所述第一时间窗口与所述第二时间窗口之间的间隔时间为T4,所述第一时间窗口提取的信号为第一信号片段,所述第二时间窗口提取的信号为第二信号片段;
提取完成后,所述控制器以时钟周期为步长平移所述第一时间窗口和所述第二时间窗口,并提取当前第一时间窗口和第二时间窗口中的信号,直至提取到所述基带解调信号的结束时刻。
9.根据权利要求6所述的发射参考调制序列超声波检测设备,其特征在于,所述控制器包括移位寄存器,所述控制器从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,包括:
所述移位寄存器对所述基带解调信号进行移位寄存;
所述控制器选取寄存地址为d~[(d+DT3)-1]、以及地址为[(d+DT3)+DT4]~{[(d+DT3)+DT4]+DT3-1}的两段信号进行提取,其中,d为第一位选取的寄存地址,DT3对应的时间长度为T3、DT4对应的时间长度为T4,被提取的两段信号分别为所述第一信号片段和所述第二信号片段;
提取完成后,所述移位寄存器进行移位寄存操作,每平移一个步进即再次对当前寄存地址中的信号进行提取,直至平移量达到上限。
10.根据权利要求6至9任一项所述的发射参考调制序列超声波检测设备,其特征在于:
所述第一检测序列与所述第二检测序列中,每一位基带码值都相同;
或者,所述第一检测序列与所述第二检测序列中,每一位基带码值都不同。

说明书全文

发射参考调制序列的声波检测方法及设备

技术领域

[0001] 本申请实施例涉及超声波检测技术领域,特别是涉及一种发射参考调制序列的超声波检测方法及设备。

背景技术

[0002] 超声波检测技术广泛应用于:工业、生产制造、医疗卫生、域勘探、军事、土木建筑、智慧交通、智慧城市、人工智能物联网等领域,并发挥重要作用。超声波检测技术能够在无损的情况下,对被测物表面、内部结构、包含物或缺陷实施检测,对人体内部情况进行检查,对水域进行勘测,对轨损耗缺陷进行检测,对发射源与被测目标之间的距离进行测定,以及对物与物之间实行传感、定位
[0003] 现有超声波检测技术,通常基于“单波形”(脉冲、若干周期正弦波频率随时间变化的正弦波等)或“调制序列”(AM、PM、ASK、FSK、PSK调制序列等)形式构建超声检测信号,通过检测超声检测信号的回波与本地参考信号的对比,实现对被测物的检测。由于超声波信号在传播过程中会受到距离、温度、噪声、干扰、多普勒频偏等因素影响,导致接收信号在波形形态及幅度等方面存在较大不可控失真及波动,与本地参考信号的相似度劣化,即便是采用复杂的信道估计手段,本地参考信号仍与接收信号存在明显不同,且本地参考信号不能及时响应信道的瞬时变化,因此对超声检测信号的回波检测精度较低,误差较大。发明内容
[0004] 本申请实施例提供了一种发射参考调制序列的超声波检测方法及设备,可以比较准确地开展检测,同时,比较准确地判断超声波的反射或透射信号是否到达。
[0005] 第一方面,本申请实施例提供了一种发射参考调制序列的超声波检测方法,包括步骤:
[0006] 生成一串基带序列,并根据该基带序列生成包括第一检测序列和第二检测序列的检测基带信号;其中,所述第一检测序列和第二检测序列的持续时间同为T1,所述第一检测序列与所述第二检测序列的间隔时间为T2;所述第一检测序列和所述第二检测序列中相同位的基带码值相同的数量N1大于第一阈值,或所述第一检测序列和所述第二检测序列中相同位的基带码值不同的数量N2大于第一阈值;
[0007] 将所述检测基带信号调制为超声波频段的调制信号后,进行电声转换,并输出至被测物;
[0008] 接收所述调制信号的反射或透射信号,对所述反射或透射信号进行声电转换后解调,获取基带解调信号;
[0009] 从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,其中,每次提取的第一信号片段和第二信号片段为一组信号片段;所述第一信号片段与所述第二信号片段的持续时间同为T3;所述第一信号片段和第二信号片段的间隔时间为T4,且T1+T2=T3+T4;提取完成后,平移一位基带码继续提取第一信号片段和第二信号片段,直至提取到所述基带解调信号的最后一位基带码;
[0010] 获取每组第一信号片段和第二信号片段中相同位的基带码值相同的数量N3或不同的数量N4,根据所述N3或N4判断所述第一检测序列和所述第二检测序列的反射或透射信号是否到达。
[0011] 可选的,所述T1≤T3,T2≥T4,获取每组第一信号片段和第二信号片段中相同位的基带码值相同的数量N3或不同的数量N4,根据所述N3或N4判断所述第一检测序列和所述第二检测序列的反射或透射信号是否到达,包括:
[0012] 当所述N1大于第一阈值,获取每组信号片段中,所述N3每一次由低于第二阈值上升为高于第二阈值时,所述第一信号片段和第二信号片段在所述基带解调信号中的第一平移量La,以及所述N3每一次由高于第二阈值下降为低于第二阈值时的第二平移量Lb,其中,每个第一平移量La与第一个大于该第一平移量La的第二平移量Lb构成一组平移量;
[0013] 当所述N2的数量大于第一阈值,获取每组信号片段中,所述N4每一次由低于第二阈值上升为高于第二阈值时,所述第一信号片段和第二信号片段在所述基带解调信号中的第一平移量La,以及所述N4每一次由高于第二阈值下降为低于第二阈值时的第二平移量Lb;
[0014] 根据公式t=(La/2+Lb/2)*TBE+Δ计算所述基带解调信号中,第一检测序列和第二检测序列每次回波到达的渡越时间t,其中,TBE为序列码元时钟周期,Δ为解调时序及检测固定偏移的补偿值。
[0015] 可选的,从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,包括:
[0016] 从所述基带解调信号的起始时刻起,通过第一时间窗口和第二时间窗口对所述基带解调信号进行提取,其中,所述第一时间窗口和所述第二时间窗口的时长为T3,所述第一时间窗口与所述第二时间窗口之间的间隔时间为T4,所述第一时间窗口提取的信号为第一信号片段,所述第二时间窗口提取的信号为第二信号片段;
[0017] 提取完成后,以时钟周期为步长平移所述第一时间窗口和所述第二时间窗口,并提取当前第一时间窗口和第二时间窗口中的信号,直至提取到所述基带解调信号的结束时刻。
[0018] 可选的,从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,包括:
[0019] 对所述基带解调信号进行移位寄存;
[0020] 选取寄存地址为d~[(d+DT3)-1]、以及地址为[(d+DT3)+DT4]~{[(d+DT3)+DT4]+DT3-1}的两段信号进行提取,其中,d为第一位选取的寄存地址,DT3对应的时间长度为T3、DT4对应的时间长度为T4,被提取的两段信号分别为所述第一信号片段和所述第二信号片段;
[0021] 提取完成后,进行移位寄存操作,每平移一个步进即再次对当前寄存地址中的信号进行提取,直至平移量达到上限。
[0022] 可选的,所述第一检测序列与所述第二检测序列中,每一位基带码值都相同;
[0023] 或者,所述第一检测序列与所述第二检测序列中,每一位基带码值都不同。
[0024] 第二方面,本申请实施例提供了一种发射参考调制序列超声波检测设备,包括发射装置和接收装置:所述发射装置包括基带序列产生器、检测信号产生器、调制器和第一换能器,所述接收装置包括第二换能器、解调器和控制器
[0025] 所述基带序列产生器生成一串基带序列,并根据该基带序列生成包括第一检测序列和第二检测序列的检测基带信号;其中,所述第一检测序列和第二检测序列的持续时间同为T1,所述第一检测序列与所述第二检测序列的间隔时间为T2;所述第一检测序列和所述第二检测序列中相同位的基带码值相同的数量N1大于第一阈值,或所述第一检测序列和所述第二检测序列中相同位的基带码值不同的数量N2大于第一阈值;
[0026] 所述调制器将所述检测基带信号调制为超声波频段的调制信号后,通过所述第一换能器输出至被测物;
[0027] 所述第二换能器接收所述调制信号的反射或透射信号,并输出至所述解调器,所述解调器对所述反射或透射信号进行声电转换后解调,获取基带解调信号;
[0028] 所述控制器从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,其中,每次提取的第一信号片段和第二信号片段为一组信号片段;所述第一信号片段与所述第二信号片段的持续时间同为T3;所述第一信号片段和第二信号片段的间隔时间为T4,且T1+T2=T3+T4;提取完成后,平移一位基带码继续提取第一信号片段和第二信号片段,直至提取到所述基带解调信号的最后一位基带码;
[0029] 所述控制器获取每组第一信号片段和第二信号片段中相同位的基带码值相同的数量N3或不同的数量N4,根据所述N3或N4判断所述第一检测序列和所述第二检测序列的反射或透射信号是否到达。
[0030] 可选的,所述T1≤T3,T2≥T4,
[0031] 当所述N1大于第一阈值,所述控制器获取每组信号片段中,所述N3每一次由低于第二阈值上升为高于第二阈值时,所述第一信号片段和第二信号片段的在所述基带解调信号中的第一平移量La,以及所述N3每一次由高于第二阈值下降为低于第二阈值时的第二平移量Lb,其中,每个第一平移量La与第一个大于该第一平移量La的第二平移量Lb构成一组平移量;
[0032] 当所述N2的数量大于第一阈值,所述控制器获取每组信号片段中,所述N4每一次由低于第二阈值上升为高于第二阈值时,所述第一信号片段和第二信号片段的在所述基带解调信号中的第一平移量La,以及所述N4每一次由高于第二阈值下降为低于第二阈值时的第二平移量Lb;
[0033] 所述控制器根据公式t=(La/2+Lb/2)*TBE+Δ计算所述基带解调信号中,第一检测序列和第二检测序列每次回波到达的渡越时间t,其中,TBE为序列码元时钟周期,Δ为解调时序及检测固定偏移的补偿值。
[0034] 可选的,所述控制器从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,包括:
[0035] 所述控制器从所述基带解调信号的起始时刻起,通过第一时间窗口和第二时间窗口对所述基带解调信号进行提取,其中,所述第一时间窗口和所述第二时间窗口的时长为T3,所述第一时间窗口与所述第二时间窗口之间的间隔时间为T4,所述第一时间窗口提取的信号为第一信号片段,所述第二时间窗口提取的信号为第二信号片段;
[0036] 提取完成后,所述控制器以时钟周期为步长平移所述第一时间窗口和所述第二时间窗口,并提取当前第一时间窗口和第二时间窗口中的信号,直至提取到所述基带解调信号的结束时刻。
[0037] 可选的,所述控制器包括移位寄存器,所述控制器从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,包括:
[0038] 所述移位寄存器对所述基带解调信号进行移位寄存;
[0039] 所述控制器选取寄存地址为d~[(d+DT3)-1]、以及地址为[(d+DT3)+DT4]~{[(d+DT3)+DT4]+DT3-1}的两段信号进行提取,其中,d为第一位选取的寄存地址,DT3对应的时间长度为T3、DT4对应的时间长度为T4,被提取的两段信号分别为所述第一信号片段和所述第二信号片段;
[0040] 提取完成后,所述移位寄存器进行移位寄存操作,每平移一个步进即再次对当前寄存地址中的信号进行提取,直至平移量达到上限。
[0041] 可选的,所述第一检测序列与所述第二检测序列中,每一位基带码值都相同;
[0042] 或者,所述第一检测序列与所述第二检测序列中,每一位基带码值都不同。
[0043] 在本申请实施例中,通过发射分别作为检测序列和参考序列的第一检测序列和第二检测序列信号至被测物,由于第一检测序列相同位的基带码值相同或不同的数量大于第一阈值,且第一检测序列和第二检测序列转换为超声波信号后,经过相同的距离、温度、噪声、干扰、多普勒频偏等因素影响,其变化也趋于相同,因此,可以通过在回波中同时提取多组第一信号片段和第二信号片段,并根据第一信号片段和第二信号片段中相同位的基带码值相同或不同的数量判断第一检测序列和第二检测序列的反射或透射信号是否到达,能克服距离、温度、噪声、干扰、多普勒频偏等因素对超声波造成影响,更加准确地检测超声波信号的反射或透射信号。
[0044] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图说明

[0045] 图1为在一个示例性实施例中示出的本申请实施例发射参考调制序列的超声波检测方法流程图
[0046] 图2为在一个示例性实施例中示出的基带信号BU和调制信号U的示意图;
[0047] 图3为在一个示例性实施例中示出的回波反射或透射信号E和基带解调信号BE的示意图;
[0048] 图4为在一个示例性实施例中示出的提取第一信号片段和第二信号片段的示意图;
[0049] 图5为在一个示例性实施例中示出的判断所述第一检测序列和所述第二检测序列的反射或透射信号的流程图;
[0050] 图6为在一个示例性实施例中示出的所述第一信号片段和所述第二信号片段中相同位的基带码值相同的数量N3的曲线图;
[0051] 图7为在一个示例性实施例中示出的从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段流程图;
[0052] 图8为在一个示例性实施例中示出的从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段流程图;
[0053] 图9为在一个示例性实施例中示出的本申请实施例发射参考调制序列的超声波检测设备结构示意图;
[0054] 图10在一个示例性实施例中示出的本申请实施例发射参考调制序列的超声波检测设备结构示意图。

具体实施方式

[0055] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。
[0056] 应当明确,所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请实施例保护的范围。
[0057] 在本申请实施例使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0058] 下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序,也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0059] 此外,在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0060] 本申请提出一种发射参考调制序列的超声波检测方法,如图1所示,在一个示例性的实施例中,所述方法包括如下步骤:
[0061] 步骤S101:生成一串基带序列,并根据该基带序列生成包括第一检测序列和第二检测序列的检测基带信号;
[0062] 其中,所述第一检测序列和第二检测序列的持续时间同为T1,所述第一检测序列与所述第二检测序列的间隔时间为T2;所述第一检测序列和所述第二检测序列中相同位的基带码值相同的数量N1大于第一阈值,或所述第一检测序列和所述第二检测序列中相同位的基带码值不同的数量N2大于第一阈值。
[0063] 如图2所示,图2为基带信号BU的示意图,所述基带信号BU中包括第一检测序列UT和第二检测序列UR,第一检测序列UT和第二检测序列UR的持续时间都为T1,两者之间的间隔时间为T2。在本实施例中,所述第一检测序列UT为检测序列,所述第二检测序列UR为参考序列,在其他例子中,也可以是所述第一检测序列UT为参考序列,所述第二检测序列UR为检测序列。
[0064] 在图2中,所述第一检测序列UT与所述第二检测序列UR可以基于基带序列BC以任意方式生成,所述第一检测序列UT和所述第二检测序列UR中,相同位的基带码值相同,在其他例子中,所述第一检测序列UT和所述第二检测序列UR也可以是相同位的基带码值不同,或者,相同位的基带码值相同的数量N1或不同的数量N2大于第一阈值。
[0065] 步骤S102:将所述检测基带信号调制为超声波频段的调制信号后,进行电声转换,并输出至被测物;
[0066] 如图2所示,对基带信号BU进行调制,得到满足超声波频段的调制信号U。将检测信号U经过电-声转换后,形成发射波,向被测物发射,并在发射的同一时刻开始接收检测。所述对基带信号BU的调制,可以是任意形式的调制方式,如OOK、ASK、FSK、PSK等。为方便说明,本申请实施例采用OOK调制。
[0067] 步骤S103:接收所述调制信号的反射或透射信号,对所述反射或透射信号进行声电转换后解调,获取基带解调信号;
[0068] 本申请实施例的发射参考调制序列超声波检测方法可以适用于反射法和透射法,因此,所述反射或透射信号为被发射出的超声波调制信号遇到被测物时的反射信号或穿过被测物的透射信号。如图3所示,在接收到回波反射或透射信号E后,对回波反射或透射信号E进行解调得到基带解调信号BE,其中,基带解调信号BE中包含了第一检测序列UT的回波ET以及第二检测序列UR的回波ER,由于超声波信号在传播过程中会受到距离、温度、噪声、干扰、多普勒频偏等因素影响,导致在接收回波信号幅度和存在较大不可控波动,基带解调信号BE中的回波ET、ER可能与检测序列UT、UR的基带码会产生变化,但由于检测序列UT和UR是同步变化从而产生回波ET和ER,因此,回波ET和ET中基带码的对应关系与UT和UR的相同。
[0069] 步骤S104:从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段;
[0070] 其中,所述第一信号片段与所述第二信号片段的持续时间同为T3;所述第一信号片段和第二信号片段的间隔时间为T4,且T1+T2=T3+T4;提取完成后,平移一位基带码继续提取第一信号片段和第二信号片段,直至提取到所述基带解调信号的最后一位基带码,其中,每次提取的第一信号片段和第二信号片段为一组信号片段。
[0071] 步骤S105:获取每组第一信号片段和第二信号片段中相同位的基带码值相同的数量N3或不同的数量N4,根据所述N3或N4判断所述第一检测序列和所述第二检测序列的反射或透射信号是否到达。
[0072] 在一个优选的例子中,T1=T3,T2=T4,则第一信号片段、第二信号片段的信号宽度与所述第一检测序列UT、第二检测序列UR相同,两者之间的间隔宽度也相同,则在第一信号片段与第二信号片段的提取过程中,可以刚好分别提取到第一检测序列UT的回波ET以及第二检测序列UR的回波ER。
[0073] 如图4所示,在第n次提取时,所述第一信号片段提取到回波ER,第二信号片段提取到回波ET,则通过判断第一信号片段和第二信号片段中,相同位基带码相同的数量N3是否与N1一致,便可判断第一信号片段和第二信号片段是否提取到回波ET和回波ER,在一些例子中,虽然检测序列UT和UR是同步变化从而产生回波ET和ER,但也可能会出现偏差,这时回波ET和ER中相同位基带码相同的数量N3与第一检测序列UT和第二检测序列UR相同位基带码相同的数量N1的便不会一致,这时可以通过判断第一信号片段和第二信号片段中,相同位基带码相同的数量的N3的最大值来判断是否检测到回波ET和回波ER。
[0074] 在一些例子中,对本申请实施例中两端序列中相同位基带码相同或不同的数量的计算,也可以是不直接计算其具体数量,而是通过相关度的计算方法来计算两端序列中相同位基带码相同或不同的程度。
[0075] 在其他例子中,所述T3也可以是大于T1,或小于T1,只要满足T1+T2=T3+T4便可根据第一信号片段和第二信号片段中,相同位基带码相同或不同的数量来判断是否提取到回波ET和回波ER,并可以根据相同位基带码相同或不同的数量M的最大值来判断回波ET和回波ER的准确到达时间,例如如果T3小于T1,则M连续达到最大值的第一个最大值点为该次回波到达的起点,如果T3大于T1,则M连续达到最大值的最后一个最大值点为该次回波到达的起点。
[0076] 在本申请实施例中,通过发射分别作为检测序列和参考序列的第一检测序列和第二检测序列信号至被测物,由于第一检测序列相同位的基带码值相同或不同的数量大于第一阈值,且第一检测序列和第二检测序列转换为超声波信号后,经过相同的距离、温度、噪声、干扰、多普勒频偏等因素影响,其变化也趋于相同,因此,可以通过在回波中同时提取多组第一信号片段和第二信号片段,并根据第一信号片段和第二信号片段中相同位的基带码值相同或不同的数量判断第一检测序列和第二检测序列的反射或透射信号是否到达,能克服距离、温度、噪声、干扰、多普勒频偏等因素对超声波造成影响,更加准确地检测超声波信号的反射或透射信号。
[0077] 在一个示例性的实施例中,当所述T1≤T3,T2≥T4时,如图5所示,获取每组第一信号片段和第二信号片段中相同位的基带码值相同的数量N3或不同的数量N4,根据所述N3或N4判断所述第一检测序列和所述第二检测序列的反射或透射信号是否到达,包括如下步骤:
[0078] 步骤S501:获取第一平移量La和第二平移量Lb;
[0079] 具体的,当所述N1大于第一阈值,获取每组信号片段中,所述N3每一次由低于第二阈值上升为高于第二阈值时,所述第一信号片段和第二信号片段在所述基带解调信号中的第一平移量La,以及所述N3每一次由高于第二阈值下降为低于第二阈值时的第二平移量Lb,其中,每个第一平移量La与第一个大于该第一平移量La的第二平移量Lb构成一组平移量;
[0080] 当所述N2的数量大于第一阈值,获取每组信号片段中,所述N4每一次由低于第二阈值上升为高于第二阈值时,所述第一信号片段和第二信号片段的在所述基带解调信号中的第一平移量La,以及所述N4每一次由高于第二阈值下降为低于第二阈值时的第二平移量Lb;
[0081] 步骤S502:根据公式t=(La/2+Lb/2)*TBE+Δ计算所述基带解调信号中,第一检测序列和第二检测序列每次回波到达的渡越时间t,其中,TBE为序列码元时钟周期,Δ为解调时序及检测固定偏移的补偿值。
[0082] 如图6所示,图6中最下图即为所述第一信号片段和所述第二信号片段中相同位的基带码值相同的数量N3的曲线图,由图可知,N3在两个时刻达到了波峰,由于每个波峰的强度值可能并不一致,本申请通过判断达到第二阈值的相邻的两个点,并根据两个点横坐标值的平均值,来捕捉每个波峰。
[0083] 上述公式t所计算出的回波到达时间为回波ER的到达时间,则回波ET的到达时间等于t+T1+T3。
[0084] 如图7所示,在一个示例性的实施例中,从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,包括:
[0085] 步骤S701:从所述基带解调信号的起始时刻起,通过第一时间窗口和第二时间窗口对所述基带解调信号进行提取,其中,所述第一时间窗口和所述第二时间窗口的时长为T3,所述第一时间窗口与所述第二时间窗口之间的间隔时间为T4,所述第一时间窗口提取的信号为第一信号片段,所述第二时间窗口提取的信号为第二信号片段;
[0086] 步骤S702:提取完成后,以时钟周期为步长平移所述第一时间窗口和所述第二时间窗口,并提取当前第一时间窗口和第二时间窗口中的信号,直至提取到所述基带解调信号的结束时刻。
[0087] 如图8所示,在另一个示例性的实施例中,从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,包括:
[0088] 步骤S801:对所述基带解调信号进行移位寄存;
[0089] 步骤S802:选取寄存地址为d~[(d+DT3)-1]、以及地址为[(d+DT3)+DT4]~{[(d+DT3)+DT4]+DT3-1}的两段信号进行提取,其中,d为第一位选取的寄存地址,DT3对应的时间长度为T3、DT4对应的时间长度为T4,被提取的两段信号分别为所述第一信号片段和所述第二信号片段;在本申请实施例中,所述d可以是1,由于反射或透射信号中,不会立即接收到所述第一检测序列和所述第二检测序列的回波,因此,所述d也可以是设定的其他数值,即所选取的寄存地址第一位可以不是所接收到的反射或透射信号中的第一位基带码。
[0090] 步骤S803:提取完成后,进行移位寄存操作,每平移一个步进即再次对当前寄存地址中的信号进行提取,直至平移量达到上限。
[0091] 在本申请实施例中,上述设定阈值可以是固定值,或者是受外部控制的值。所述序列可以任意方式形成。所述调制,可以是任意形式的调制方式,如OOK、ASK、FSK、PSK等。所述方法不局限于具体实现的通道数量,可以进行任意通道的应用,如构建多通道发射、多通道接收等阵列检测系统、相控阵超声波检测系统等等。所述方法可应用于各种检测方式,如反射法、穿透法、液浸法、衍射法、聚焦法、阵列检测法、相控阵检测法等各种方式的检测。
[0092] 与前述发射参考调制序列的超声波检测方法相对应,本申请实施例还提供一种发射参考调制序列超声波检测设备,在一个示例性的实施例中,如图9所示,所述发射参考调制序列超声波检测设备包括发射装置100、接收装置200和收发同步控制装置300:所述发射装置100包括定时器110、基带序列产生器120、检测信号产生器130、调制器140、功率驱动器150和第一换能器160,所述接收装置200包括第二换能器210、接收前端220、解调器230和控制器240。
[0093] 所述基带序列产生器120生成一串基带序列,所述定时器110控制所述检测序列产生器130根据该基带序列生成包括第一检测序列和第二检测序列的检测基带信号;其中,所述第一检测序列和第二检测序列的持续时间同为T1,所述第一检测序列与所述第二检测序列的间隔时间为T2;所述第一检测序列和所述第二检测序列中相同位的基带码值相同的数量N1大于第一阈值,或所述第一检测序列和所述第二检测序列中相同位的基带码值不同的数量N2大于第一阈值。
[0094] 所述调制器140将所述检测基带信号调制为超声波频段的调制信号后,经所述功率驱动器150驱动放大后,通过所述第一换能器160输出至被测物;
[0095] 在所述发射装置100输出超声波信号时,所述收发同步装置300控制所述接收装置200开启超声波的接收及检测操作。
[0096] 所述第二换能器210接收所述调制信号的反射或透射信号,并通过接收前端220输出至所述解调器230,所述解调器230对所述反射或透射信号进行声电转换后解调,获取基带解调信号,并将所述基带解调信号输出至所述控制器240。
[0097] 所述控制器240从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,其中,每次提取的第一信号片段和第二信号片段为一组信号片段;所述第一信号片段与所述第二信号片段的持续时间同为T3;所述第一信号片段和第二信号片段的间隔时间为T4,且T1+T2=T3+T4;提取完成后,平移一位基带码继续提取第一信号片段和第二信号片段,直至提取到所述基带解调信号的最后一位基带码;
[0098] 所述控制器240获取每组第一信号片段和第二信号片段中相同位的基带码值相同的数量N3或不同的数量N4,根据所述N3或N4判断所述第一检测序列和所述第二检测序列的反射或透射信号是否到达。
[0099] 在一个示例性的实施例中,所述T1≤T3,T2≥T4。
[0100] 当所述N1大于第一阈值,所述控制器240获取每组信号片段中,所述N3每一次由低于第二阈值上升为高于第二阈值时,所述第一信号片段和第二信号片段的在所述基带解调信号中的第一平移量La,以及所述N3每一次由高于第二阈值下降为低于第二阈值时的第二平移量Lb,其中,每个第一平移量La与第一个大于该第一平移量La的第二平移量Lb构成一组平移量;
[0101] 当所述N2的数量大于第一阈值,所述控制器240获取每组信号片段中,所述N4每一次由低于第二阈值上升为高于第二阈值时,所述第一信号片段和第二信号片段的在所述基带解调信号中的第一平移量La,以及所述N4每一次由高于第二阈值下降为低于第二阈值时的第二平移量Lb;
[0102] 所述控制器240根据公式t=(La/2+Lb/2)*TBE+Δ计算所述基带解调信号中,第一检测序列和第二检测序列每次回波到达的渡越时间t,其中,TBE为序列码元时钟周期,Δ为解调时序及检测固定偏移的补偿值。
[0103] 在一个示例性的实施例中,所述控制器240从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,包括:
[0104] 所述控制器240从所述基带解调信号的起始时刻起,通过第一时间窗口和第二时间窗口对所述基带解调信号进行提取,其中,所述第一时间窗口和所述第二时间窗口的时长为T3,所述第一时间窗口与所述第二时间窗口之间的间隔时间为T4,所述第一时间窗口提取的信号为第一信号片段,所述第二时间窗口提取的信号为第二信号片段;
[0105] 提取完成后,所述控制器240以时钟周期为步长平移所述第一时间窗口和所述第二时间窗口,并提取当前第一时间窗口和第二时间窗口中的信号,直至提取到所述基带解调信号的结束时刻。
[0106] 在一个示例性的实施例中,如图10所示,所述控制器240包括移位寄存器241,所述控制器240从所述基带解调信号中提取第一信号片段和第二信号片段,包括:
[0107] 所述移位寄存器241对所述基带解调信号进行移位寄存;
[0108] 所述控制器240选取寄存地址为d~[(d+DT3)-1]、以及地址为[(d+DT3)+DT4]~{[(d+DT3)+DT4]+DT3-1}的两段信号进行提取,其中,d为第一位选取的寄存地址,DT3对应的时间长度为T3、DT4对应的时间长度为T4,被提取的两段信号分别为所述第一信号片段和所述第二信号片段;
[0109] 提取完成后,所述移位寄存器241进行移位寄存操作,每平移一个步进所述控制器240即再次对当前寄存地址中的信号进行提取,直至平移量达到上限。
[0110] 对于设备实施例而言,由于其基本对应于方法实施例,所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的组件可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模来实现本公开方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。上述提供的电子设备可用于执行上述任意实施例提供的资源调用方法,具备相应的功能和有益效果。上述设备中各个组件的功能和作用的实现过程具体详见上述资源调用方法中对应步骤的实现过程,在此不再赘述。
[0111] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本申请实施例的其它实施方案。本申请实施例旨在涵盖本申请实施例的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请实施例的一般性原理并包括本申请实施例未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请实施例的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0112] 应当理解的是,本申请实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请实施例的范围仅由所附的权利要求来限制。
[0113] 以上所述实施例仅表达了本申请实施例的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请实施例构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请实施例的保护范围。
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