[发明专利]基于接收信号的多个连续值的相位检测方法

说明书

本发明涉及一种相位检测方法(200)，包括以下步骤：接收作为对具有已知发送频率f_w的发送信号的反应的具有已知扫描频率f_s的接收信号(Y)的多个连续值；确定在任何情况下来自于接收信号(Y)的三个连续值(Y1，Y2，Y3)中的两个连续值的两个差值(ΔY1，ΔY2)；以及基于相位实部(U)、相位虚部(V)和两个差值(ΔY1，ΔY2)之间的线性关系，确定接收信号(Y)的相位实部(U)和相位虚部(V)。

技术领域

本发明涉及一种用于基于接收信号的多个连续值来确定接收信号的相位的相位检测方法和处理器。

背景技术

当在入口处被已知频率的输入信号激励时，准确地确定传输介质出口处的输出信号的相位对于许多应用是非常重要的。例如，通信工程中的编码方法中的相位信息可被用来经由通信信道以电、磁或电磁信号的形式发送通信。在材料科学领域，测量声波的相位提供关于传输介质的材料组成的信息。在化学和物理分析系统中，相位检测器用于确定化学反应中的温度、密度、相位改变，化学和物理介质中的物体尺寸和液体浓度。在医学诊断方法中，通过测量被耦合至组织的声学和超声波信号的相位来识别组织特征。用于这些目的的应用包括监测身体中的血液循环以识别异常状况，特别是在脑部和在乳腺超声检查中。

图1示出用于测量脉管102中的声波的相位关系的系统100的示意图。系统100包括待测量的具有脉管长度L的脉管102(例如，体细胞、血管或动脉)以及超声波的发送器101和接收器103。发送器101在脉管102的入口105处将包括相位的已知频率f₀的超声波 104耦合到脉管102中，其中所述超声波104传播并在出口107处被接收器103接收。如从图1中可以看出，超声波104包括整数个振荡周期P以及可以表示为相位差的部分周期。在声波104的运行时间T_p和相位差之间，以下条件适用：

对于脉管102中的相速度V，一方面以下条件适用：

V＝λ·f₀, (2)

其中f₀表示已知发送频率，且λ表示脉管102中的波长。另一方面，以下条件对于脉管102 中的相速度V适用：

其中K表示脉管的弹性，且ρ表示其密度。因此，可以从相速度V确定脉管102的特性。可以从周期P的量和相位差来确定波长λ，可以借助于已知发送频率f₀来识别相速度 V，能够借助于相位速度V来表征脉管102的材料特性。

通常，接收器与发送器同步，以便确定相位差并且使用模数转换器对接收的信号进行采样。接收的信号的采样值可以与同步的时间点相关联，从中可以确定相位差。

然而，测量精度取决于多个系统参数，例如采样精度、发送信号的设定频率的精度、声学信号的耦合和解耦精度、归因于在脉管端部和脉管壁处的反射的对发送信号的干扰、多普勒效应等。

发明内容

本发明的目的是创建用于在被已知信号特性的发送信号激励时简单且精确地确定在传输介质出口处的相位的概念。

通过提出一种相位检测方法、一种用于确定被接收作为对具有已知发送频率的发送信号的反应的接收信号的相位的处理器来实现该目的。其它有利的实施例实现本发明的其他方面。

以下描述的方法、设备和系统可以是不同的类型。所描述的各个元件可以经由使用不同技术制造的且可以包括半导体芯片、ASIC、微处理器、数字信号处理器、集成电路、电光电路和/或无源组件的硬件或软件组件(例如电子组件)来实现。