[发明专利]同步去噪多路超声信号采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及超声波信号采集系统，具体是一种同步去噪多路超声信号采集系统，属于电子电路领域。

背景技术

随着对产品质量要求的不断提高，有效的质量检测装置和方法越来越受到关注，而超声波检测作为一种绿色、无损、高效的方法，越来越多的被应用到检测系统中。目前超声波信号采集系统多将采集到的数据不经处理直接传输到上位机中处理，且各采集通道模块和传输模块制作在同一块电路板上。这样存在一些缺点：(1)数据不经处理直接传送到上位机中，会存在一些随机的干扰数据，影响分析结果；(2)各采集通道模块和传输模块制作在同一块电路板上，使采集信号的通道数固定不易更改，导致系统通用性差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种同步去噪多路超声信号采集系统，根据同步信号将数据分段存储到存储器中，然后依次取出各段数据进行分析处理，减少干扰数据造成分析结果的误差。

本发明的技术方案如下：

同步去噪多路超声信号采集系统，包括通道采集模块、排线、USB传输模块和上位机；

所述通道采集模块，包括：

信号调理模块，用于调节信号的幅度并滤除干扰信号，将输出信号传输到AD转换器；

AD转换器，用于将模拟信号转换为数字信号，并根据CPLD提供的时钟进行采样；

双口FIFO缓冲模块，用于存储采集的数据；

CPLD，用于接收同步触发信号和AD转换器输出的数据，并将数据存储到双口FIFO缓冲模块；包括 

分频模块，用于接收上位机的采样频率编码，将系统时钟分频，并将分频后的时钟输出给AD转换器，以此控制AD转换器的采样频率；

幅度控制模块，用于接收上位机的增益控制编码，并根据此编码输出增益控制信号到信号调理电路中，同时将增益参数输出到幅值运算模块；

幅值运算模块，根据接收到的增益参数对AD转换器的输出数据进行运算，并将运算后的数据输出到有限状态机模块；

有限状态机模块，根据同步触发信号不断将幅值运算模块的输出数据分段输出到FIFO缓冲模块，在通道执行传输数据命令时，有限状态机将FIFO缓冲模块中的数据分段输出到数据处理模块；

数据处理模块，通过逻辑分析去噪后，将有效数据取平均值后传输到USB数据端口；

所述排线，用于连接通道采集模块和USB传输模块；

所述USB传输模块，用于上位机和CPLD之间进行USB通信。

前述的信号调理模块由差分转单端电路、可控增益放大电路、滤波电路和单端转差分电路组成。

前述的可控增益放大电路由多路选择器、电阻网路和运算放大器组成。

前述的AD转换器采用具有差分输入形式的高速AD芯片。

前述的双口FIFO缓冲模块使用具有两组独立的数据和地址接口的存储器。

前述的USB传输模块采用带有增强型的51内核的USB专用处理芯片，所述USB专用处理芯片配置成Slave FIFO的工作模式。

前述的USB传输模块包括

时钟电路，用于给USB专用处理芯片提供工作时钟；

复位电路，用于使USB专用处理芯片上电复位以及通过按钮进行手动复位；

固件加载电路，用于存储固件程序；

CPLD控制电路，USB专用处理芯片的数据端口和控制端口直接与CPLD相连，用于和CPLD进行数据传输；

USB接口电路，USB专用处理芯片的传输端口与USB接口相连，用于和上位机进行数据传输。

前述的通道采集模块制作在相互独立的电路板上，并通过排线与USB传输模块连接。

前述的排线的接口可拆卸，可根据需要改变采集通道模块的数目。

鉴于上述技术方案，本发明具有下列优点：

(1)   CPLD根据同步信号将数据分段存储到双口FIFO中，并经过去噪处理后传输到上位机，减少随机数据对分析结果的影响。

(2)   各个通道采集模块制作在相互独立的电路板上并通过定制的排线与USB传输模块连接，使系统可以根据需求选择通道数目，增强通用性。

(3)   采样双口FIFO缓冲模块进行数据的存储，保证各路通道采样的同步性和实时性。

(4)   采用USB通信的方式进行数据的传输，相比串口传输的方式，提高了系统的传输速率。

(5)   各个采集通道的数据通过CPLD端口在高阻和导通状态的切换实现数据的轮流传输，使得模块之间连接结构简单，可靠性高。