[发明专利]用于多相流测量的阵列式超声扫描成像系统

权利要求书

1.一种用于多相流测量的阵列式超声扫描成像系统，采用模块化的设计方案，包括超声相控阵传感器、主控模块、M个收发前端模块和背板，其特征在于，

所述的超声相控阵传感器由M个超声相控阵探头均匀分布在被测管段的相同截面位置，每个超声相控阵探头由N个阵元线性排列而成，各个阵元均能够单独进行激励和接收。依据设定的扫描方式产生不同角度的平面波进行扫描，每个超声相控阵探头发射一组不同角度的平面波扫描结束后，切换至其相邻的下一个超声相控阵探头进行激励，直至所有超声相控阵探头按顺序扫描一圈后，完成一幅截面数据的激励与采集。

所述的主控模块，包括FPGA、DSP、数据存储芯片、USB管理芯片和SRIO交换芯片；通过USB对外接收配置参数，在DSP中依据配置的阵元间距d，波束偏转角度θ和介质声速c计算出相邻两阵元的激励时延间隔Δt：

通过4X SRIO总线将计算得到的激励时延间隔Δt经背板发送给收发前端模块；由FPGA对各个收发前端模块的收发工作模式进行配置；接收收发前端模块发送的回波数据并进行存储，在DSP中通过成像算法将回波数据处理为图像数据，通过USB将图像数据发送到计算机显示图像；

所述的收发前端模块，包括FPGA、超声激励单元和超声接收单元，每个收发前端模块连接一个超声相控阵探头，能够实现N通道的超声收发控制；FPGA将主控模块发送的时延数据配置到超声激励单元；激励单元包括波束成形芯片和高压脉冲发射芯片，波束成形根据FPGA配置的参数产生相应的控制信号，产生相应的脉冲激励信号，此脉冲激励信号使超声相控阵探头各个阵元在不同时刻发射相同频率的超声波，这些超声波经过叠加会形成带有波束偏转角度的平面波，接收单元将模拟回波信号转换成数字信号发送回FPGA中进行解调，FPGA将解调后的数据发送给主控模块；

所述背板，用于连接主控模块和收发前端模块，并对各个模块提供供电。

2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，背板的设计基于VITA46.0中的VPX背板设计标准。