[发明专利]一种声全息前置测试通道相位补偿角测定系统

权利要求书

1.一种声全息前置测试通道相位补偿角测定系统，其特征在于，该测定系统包括基于FPGA的主模块及分别与基于FPGA的主模块连接的电源电路模块、配置模块、复位模块、外部晶振电路模块、高速D/A网络模块、高速A/D网络模块，测定系统还包括低通滤波器、高速电子选择开关、声波产生器、声全息前置测试通道输入模块，低通滤波器的输入端与高速D/A网络模块的输出端连接，低通滤波器的输出端与高速电子选择开关的输入端连接，高速电子选择开关的输出端分别与声波产生器的输入端及高速A/D网络模块的输入端连接，声全息前置测试通道输入模块的输出端与高速A/D网络模块的输入端连接；所述声波产生器包括基体，基体中设有贯穿的通孔，通孔靠近两端面的位置分别设有台阶面，声波产生器还包括吸声套筒、压电体、探头固定及密封装置、相位补充电路，吸声套筒用吸声音材料制作形成并设置在通孔的中部，压电体用压电材料制作形成并设置在通孔一端的台阶面上，探头固定及密封装置设置在通孔另一端的台阶面上，相位补充电路通过导线与压电体连接。

2.如权利要求1所述的声全息前置测试通道相位补偿角测定系统，其特征在于，所述基于FPGA的主模块包括DDS单元、控制单元、时钟单元、时钟脉冲分配单元，控制单元分别与DDS单元及时钟脉冲分配单元连接，时钟单元分别与DDS单元及时钟脉冲分配单元连接。

3.如权利要求2所述的声全息前置测试通道相位补偿角测定系统，其特征在于，DDS单元包括频率控制字单元、相位加法单元、参考时钟单元、波形存储单元，频率控制字单元与相位加法单元连接，相位加法单元分别与参考时钟单元、波形存储单元连接，参考时钟单元同时还与波形存储单元连接；DDS单元中的频率控制字单元与主模块的控制单元连接，参考时钟单元与主模块的时钟单元连接，外部晶振电路模块与主模块的时钟单元连接，波形存储单元与高速D/A网络模块连接；所述声全息前置测试通道输入模块包括依次连接的声学探头、前置放大电路、滤波电路、偏置电路，偏置电路的输出端与高速A/D网络模块的输入端连接，高速A/D网络模块再与主模块的控制单元连接。

4.如权利要求3所述的声全息前置测试通道相位补偿角测定系统，其特征在于，用上述测定系统进行声全息前置测试通道相位补偿角测定时采用的测定方法包括以下步骤：

(一)基于FPGA的主模块通过配置模块完成程序的加载，并完成系统的初始化；

(二)控制单元对时钟脉冲分配单元、DDS单元、高速D/A网络模块、高速电子选关、高速A/D网络模块发应答确认信号，全部收到确认信号；

(三)若是单频相位测试，通过控制单元送出一个给定的频率控制字给DDS单元，DDS单元的相位加法单元将频率控制字单元送出的频率控制字与参考时钟单元送出的参考时钟通过相位累加，产生一个地址，通过这个地址可以取出波形存储单元中的波形数据；若是多频相位测试，通过控制单元按设定的频率个数送出相应的频率控制字给DDS单元，DDS单元的相位加法单元将频率控制字单元送出的每个频率控制字与参考时钟单元送出的参考时钟通过相位累加，产生不同的地址，通过这些地址可以取出波形存储单元中的不同频率的波形数据；

(四)若是单路测试，启动1路高速A/D网络模块、启动1路高速D/A网络模块以及与它们相连的单元，波形数据经过高速D/A网络模块转换再通过低通滤波器后产生初始相位为0的单频正弦波；若是多路测试，启动多路高速A/D网络模块、启动多路高速D/A网络模块以及与它们相连的单元，波形数据经过高速D/A网络模块转换再通过低通滤波器后产生多个初始相位为0的单频正弦波；

(五)高速电子选择开关接向高速A/D网络模块，使低通滤波器的输出与高速A/D网络模块相连，初相位为0的单频正弦波首先通过高速电子开关与高速A/D网络模块，通过高速A/D网络模块采样，采样后的数据送到控制单元，控制单元把采得的数据经过快速傅里叶变换，计算出每一路测试通道本身的相位角阵列其中第1到s-1路测试通道用于后面声全息面前置测试通道的测试，第s路用于参考声源的前置测试通道的测试；

(六)高速电子开关把低通滤波器的输出端接通声波产生器的输入端，初始相位为0的单频正弦波经过声波产生器产生用于测试的声波，把声波产生器分别插入声全息前置测试通道输入模块的声学探头上以及参考声源附近的声学探头上，声学探头采集的信号经过信号调理电路送到高速A/D网络模块，A/D高速网络模块再把采集到的信号送到控制单元，控制单元把采得的数据经过快速傅里叶变换，计算出声全息面中每一路测试通道本身与声全息前置测试通道的相位角和阵列[φ1Λφs-1φs]，其中第1到s-1路用于声全息面的测试，第s路用于参考声源测试；

(七)声全息面上每一路前置测试通道补偿相位角计算：将步骤(五)和步骤(六)所得数据输入，求出每一路前置测试通道基础相位角阵列再由每一路前置测试通道基础相位角阵列求出声全息面上每一路前置测试通道需要补偿的相位角阵列[θ1Λθs-2θs-1]＝[(λ1-λs)Λ(λs-2-λs)(λs-1-λs)]。