[发明专利]电磁超声回波信号的自适应程控接收处理装置及其方法

权利要求书

1.电磁超声回波信号的自适应程控接收处理装置，其特征在于，包括信号调理模块、信号采样与处理模块、处理芯片、PC机、人机交互模块、电压控制信号模块、闪存芯片以及掉电数据不丢失存储芯片；信号调理模块的输出端与信号采样与处理模块相连，信号采样与处理模块的输出端与处理芯片相连，处理芯片通过以太网RS485与PC机相连，处理芯片的输出端与人机交互模块相连，处理芯片的输出端与电压控制信号模块相连，处理芯片的输出端与闪存芯片相连；

所述的信号调理模块为装置的电磁超声回波信号输入端，接收电磁超声原始回波信号，将调理后的波形送入信号采样与处理模块，经过处理芯片处理后的数据存放在闪存芯片里，掉电数据不丢失存储芯片与处理芯片相连，掉电数据不丢失存储芯片用于装置上电后系统默认参数的读取；

所述的信号调理模块包括限幅电路、前置放大电路、程控放大电路、带通滤波电路，限幅电路与前置放大电路相连，前置放大电路与程控放大电路相连，程控放大电路与带通滤波电路相连；信号调理模块用于将电磁超声回波的信号进行限幅、放大、滤波，供信号采样与处理模块使用；

所述的程控放大电路包括一级放大电路和二级放大电路，一级放大电路的输出端连接二级放大电路的输入端；

所述一级放大电路中，程控放大芯片U1的1脚GPOS接DAC1，程控放大芯片U1的2脚GNEG接DAC2，程控放大芯片U1的3脚VINP与电容C10 的第一极、电阻R3的第一端相连，电阻R3的第二端与GND相连，电容C10的第二极与前置放大电路的输出端相连，程控放大芯片U1的4脚与GND、电容C12的第一极相连，程控放大芯片U1的反馈5脚FDBK与电容C12的第二极、电阻R1的第一端相连，电容C8、电容C9并联设置，程控放大芯片U1的6脚VNEG接电容C8的第一极、电容C9的第一极、VCC-5，电容C8的第二极、电容C9的第二极与GND相连，程控放大芯片 U1的7脚VOUT接电阻R1的第二端、OUT1，电容C3、电容C1并联设置，程控放大芯片U1的8脚VPOS接VCC5、电容C3的第一极、电容C1的第一极；电容C3的第二极、电容C1的第二极均与GND相连；

所述二级放大电路中，程控放大芯片U2的1脚GPOS接DAC3，程控放大芯片U2的2脚GNEG接DAC4，电容C5、电容C11、电容C14并联组成滤波电路，程控放大芯片U2的3脚VINP与电容C5的第一极、电容C11的第一极、电容C14的第一极、电阻R4的第一端连接，电容C5的第二极、电容C11的第二极、电容C14的第二极与一级放大电路的输出端OUT1连接，电阻R4的第二端接GND，程控放大芯片U2的4脚与GND、电容C13的第一极相连，程控放大芯片U2的反馈5脚FDBK接电容C13的第二极和电阻R2的第一端，电容C6、电容C7并联设置，程控放大芯片U2的6脚VNEG接电容C6的第一极、电容C7的第一极、VCC-5，电容C6的第二极、电容C7的第二极与GND连接，程控放大芯片U2的7脚VOUT接电阻R2的第二端、OUT2，电容C4、电容C2并联设置，程控放大芯片U2的8脚VPOS接VCC5、电容C4的第一极、电容C2的第一极，电容C4的第二极、电容C2的第二极均与GND相连；

所述的带通滤波电路包括一阶巴特沃斯Sallen-Key结构滤波器与二阶巴特沃斯Sallen-Key结构滤波器，一阶巴特沃斯Sallen-Key结构滤波器的输出端连接二阶巴特沃斯Sallen-Key结构滤波器的输入端；

所述一阶巴特沃斯Sallen-Key结构滤波器中，滤波芯片U1的2脚INPUT-与电阻CR5的第一端、电阻CR3的第一端相连，电阻CR5的第二端接GND，滤波芯片U1的3脚INPUT+与电阻CR10的第一端、电容C15的第一极相连，电容C15的第二极与电阻CR1的第一端、电阻CR6的第一端、电容C16的第一极连接，电容C16的第二极与电阻CR10的第二端、GND、电阻CR7的第一端连接，程控放大电路的输出端OUT2与电阻CR6的第二端、电阻CR7的第二端连接，电容C17、电容C18并联设置，滤波芯片U1的4脚-VS与VCC-5、电容C17的第一极、电容C18的第一极相连，电容C17的第二极、电容C18的第二极与GND相连，滤波芯片U1的6脚OUT与电阻CR1的第二端、电阻CR3的第二端、OUT3相连，电容C19、电容C20并联设置，滤波芯片U1的7脚+VS、8脚DIS均与VCC5、电容C19的第一极、电容C20的第一极相连，电容C19的第二极、电容C20的第二极与GND相连；

所述二阶巴特沃斯Sallen-Key结构滤波器中，滤波芯片U2的2脚INPUT-与电阻CR2的第一端、电阻CR4的第一端相连，电阻CR4的第二端接GND，滤波芯片U2的3脚INPUT+与电阻CR11的第一端、电容C21的第一极相连，电容C21的第二极与电阻CR8的第一端、电阻CR9的第一端、电容C22的第一极相连，电容C22的第二极与GND、电阻CR11的第二端相连，电阻CR8的第二端与所述一阶巴特沃斯Sallen-Key结构滤波器的输出端OUT3相连，电容C23、电容C24并联设置，滤波芯片U2的4脚-VS与VCC-5、电容C23的第一极、电容C24的第一极相连，电容C23的第二极、电容C24的第二极与GND相连；滤波芯片U2的6脚OUT与电阻CR9的第二端、电阻CR2的第二端、OUT4相连；电容C25、电容C26并联设置，滤波芯片U2的7脚+VS、8脚DIS均与VCC5、电容C25的第一极、电容C26的第一极相连，电容C25的第二极、电容C26的第二极与GND相连；

所述的信号采样与处理模块包括衰减电路，高速模数转换芯片；衰减电路将信号调理模块输出的信号衰减，使信号满足高速模数转换芯片输入电压的范围，并送入高速模数转换芯片进行模数转换；信号采样与处理模块结合处理芯片提供的脉冲信号实现高速模数转换芯片的并行采样，根据奈奎斯特采样定理，将电磁超声原始回波信号进行复原；

所述的处理芯片的型号为STM32F767；处理芯片、闪存芯片、掉电数据不丢失存储芯片组成硬件平台；处理芯片内部集成了FPU、Julia集和DSP指令集；

所述人机交互模块由TFT触摸屏、指示灯和按键组成，用于装置和用户之间进行信息交流，包括原始回波信号显示、实际伤损显示、放大增益设置 。