[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

说明书

电磁超声回波信号的自适应程控接收处理装置，包括有信号调理模块，信号调理模块与信号采样与处理模块相连；信号采样与处理模块与处理芯片相连；处理芯片与PC机相连；处理芯片与人机交互模块相连；处理芯片与电压控制信号模块相连；处理芯片与NAND FLASH相连；处理方法包括以下步骤：1)放大原始信号波形，送入高速模数转换器采样；2)读取当前信号峰峰值，处理芯片根据模数转换结果，减小当前放大增益倍数或增加当前放大增益倍数；3)通过增益变换调节电磁超声回波信号幅值，送入模数转换器，同时记录各个增益参数，显示时将其进行对应换算以恢复原始波形；可在高干扰电磁的环境下对电磁超声回波信号进行接收和数字处理，保证了测量的准确性。

技术领域

本发明涉及无损检测信号处理技术领域，具体涉及具有自适应功能的数字式电磁超声信号接收处理装置及其方法。

背景技术

当今超声检测是无损检测的主要技术之一，广泛地应用于在线质量控制、在役设备关键零部件的安全检测之中。

目前无损检测基本使用压电超声波检测，压电超声换能器需要利用压电晶片的压电效应来发射和接收超声波表面波，要求被测试件表面有较高的光洁度、需要耦合介质等，这些缺点严重限制了压电超声检测在探伤、检测领域的应用。随着科学技术的进步，近年来电磁超声检测得到了较快发展并在检测领域得到了应用。电磁超声检测的先进性体现在电磁超声换能器(简称EMAT)，EMAT利用电磁效应来发射和接收超声表面波，能量转换在被测试件表面的集肤深度内直接进行，不需要换能器与试件接触且不需要耦合剂，克服了传统压电超声检测过程中的接触问题。在工程现场实际检测中，电磁超声换能器接收端的信号信噪比低，回波信号约为几十毫伏，信号处理的实时性和波形的复原要求均较高。

电磁超声技术国内研究起步晚，目前市场上出现的电磁超声接收装置体积较大，对回波信号的处理需人工根据信号大小切换档分段放大，这种处理方法不仅需要复杂的硬件电路同时也对回波信号有一定的滞后，并带来干扰；同时目前电磁超声接收装置，大多不具备基于高速网络进行数据通信的功能。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供便携式、数字式的电磁超声回波信号的自适应程控接收处理装置，该装置实现了电磁超声回波信号的自适应放大，不仅无失真无相移的呈现原始回波信号，并能对电磁超声信号进行数字处理、波形显示及数据网络通信。同时装置具有功耗低、抗干扰能力强、响应速度快的特点。可以实现电磁超声回波信号快速、准确的测量与处理。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

电磁超声回波信号的自适应程控接收处理装置，包括有信号调理模块，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作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，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(NAND FLASH)里，EEPROM 掉电数据不丢失存储芯片(EEPROM)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，信号调理模块用于将电磁超声回波的信号限幅、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电容C10和电阻R3，电容C10和电阻 R3接入程控放大芯片U1的信号输入端，程控放大芯片U1(或者称 AD603)的反馈5脚(FDBK)接电容C12和电阻R1构成第二种增益放大模式，一级放大电路的输出端是二级放大电路的输入端；

电容C5、电容C11、电容C14组成滤波电路，电阻R4接入的程控放大芯片U2的信号输入端，程控放大芯片U2的反馈5脚接电容 C13和电阻R2构成第二种增益放大模式。