[发明专利]一种软硬件联合调整的超声探测直达波消除系统及方法

权利要求书

1.一种软硬件联合调整的超声探测直达波消除系统，其特征在于包括信号发生模块、发送探头、接收探头、探头位置微调控制模块、信号转换模块和信号控制处理模块；一块圆形的塑料板上开三个孔，这三个孔排成一行，中间的孔固定信号发生模块和发送探头，左边的孔固定一个接收探头，右边的孔上面用一个探头位置微调控制模块固定另一个接收探头，两个接收探头都连接着信号转换模块，信号转换模块连着信号控制处理模块；探头位置微调控制模块用来调整参考信号对应的接收探头的位置，它包括机械移动单元、驱动单元和位置控制单元；机械移动单元用震动臂实现，驱动单元用电机驱动器实现，电机驱动器是震动臂的动力来源，电机驱动器控制震动臂移动，震动臂夹住接收探头，震动臂移动的同时，接收探头也一起移动，位置控制单元生成位置控制参数，传给电机驱动器，指引电机驱动器如何移动；三个单元共同组成探头位置微调控制模块，调整接收探头的位置。

2.根据权利要求1所述的一种软硬件联合调整的超声探测直达波消除系统，其特征在于所述的发送探头用于重复发送超声探测信号；探头位置微调控制模块每调整一次位置，发送调整完成指令给信号控制处理模块，信号控制处理模块接收到调整完成指令后，发送信号发送指令给信号发生模块，信号发生模块将已生成的信号对其进行数模转换和功率放大后给发送探头发送一次。

3.根据权利要求1所述的一种软硬件联合调整的超声探测直达波消除系统，其特征在于所述的接收探头有两个，一个接收探头固定安置，接收到的信号当作自适应对消算法中的待处理信号；另一个接收探头和探头位置微调控制模块连接在一起，探头位置微调控制模块能微调接收探头的位置，接收到的信号当作自适应对消算法中的参考信号；两个接收探头接收到信号后，一并将这两路接收信号传入信号转换模块进行前置放大和数模转换，转换完成后，将信号交给信号控制处理模块进行处理。

4.根据权利要求1所述的一种软硬件联合调整的超声探测直达波消除系统，其特征在于所述的信号控制处理模块对整个系统进行控制，以及对两个接收探头接收到的信号进行自适应滤波处理，最后得出自适应滤波器最佳权值和一个最小均方误差值，还有滤完直达波留下的目标反射信号，此信号即是某个探测点消除直达波后最后留下的信号。

5.利用权利要求1~4任一项所述一种软硬件联合调整的超声探测直达波消除系统的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)前期准备：设置好信号产生参数，然后信号发生模块产生好要发送的信号，设置好探头位置微调控制模块需要微调的次数N，然后开始进行某次探测点的探测；所述信号产生参数包括信号产生的频率、幅度；

(2)调整位置：探头位置微调控制模块调整位置需要该模块包含的三个单元协同工作；首先位置控制单元产生该次的位置控制参数，把参数传给驱动单元，驱动单元控制机械移动单元以位置控制参数对应的路线移动一次，震动臂夹着参考信号对应的接收探头，该探头跟随着震动臂移动一次；探头位置微调控制模块调整一次后，发送调整完成指令给信号控制处理模块，信号控制处理模块接收到调整完成指令后，准备发送信号；

(3)发送信号：信号控制处理模块发送信号发送指令给信号发生模块，信号发生模块将已生成的信号对其进行数模转换和功率放大后给发送探头发送；

(4)信号接收：两个接收探头分别接收信号，其中固定的接收探头接收到的信号作为自适应对消滤波中对应的待处理信号；另一个位置可变的接收探头接收到的信号作为自适应对消滤波中对应的参考信号，两个接收探头接收完成后，一并交给信号转换模块进行转换；

(5)信号转换：信号转换模块对两个接收探头接收到的信号进行前置放大和数模转换，转换完成后，将信号交给信号控制处理模块进行处理；

(6)自适应对消滤波处理：信号控制处理模块对信号转换模块转换好的待处理信号和参考信号进行自适应对消滤波处理，结果是得到均方误差期望，最佳滤波器系数和滤除直达波后的反射信号，得出上述结果后，信号控制处理模块产生信号处理完成指令，并发送探头微调指令给探头位置微调控制模块；

(7)单次处理完毕，进行下一次循环，探头位置微调控制模块接收到信号控制处理模块发送的探头微调指令后，重复(2)，若调整的次数达N次以后，进入下一步；

(8)得出结果：得出N个均方误差期望，从中选出最小的均方误差期望，其对应的参考信号为该N次调整中的最佳参考信号，自适应输出分量和最佳参考信号相减的结果，即为滤除直达波后的反射信号，该结果为该N次调整得出的最好的一次结果，该结果作为该探测点消除直达波后最后留下的信号。