[发明专利]一种超声导波衰减补偿装置及方法

权利要求书

1.一种超声导波衰减补偿装置，包括信号处理系统、FPGA芯片、微控制器、存储模块和控制系统，其特征在于：所述信号处理系统与所述FPGA芯片电性连接，所述FPGA芯片分别与所述微控制器、所述存储模块、所述控制系统电性连接，所述控制系统用于控制所述信号处理系统；

所述信号处理系统包括前置放大模块、模拟高通滤波器、第一低噪声程控放大模块、模拟低通滤波器、第二低噪声程控放大模块、电压跟随器和AD模块，所述AD模块与所述FPGA芯片电性连接；

其中，所述前置放大模块获取输入信号，前置放大模块的输出端与模拟高通滤波器输入端相连，所述模拟高通滤波器的输出端与第一低噪声程控放大模块输入端相连，所述第一低噪声程控放大模块输出端与模拟低通滤波器输入端相连，所述模拟低通滤波器的输出端与第二低噪声程控放大模块的输入端相连，所述第二低噪声程控放大模块的输出端与电压跟随器的输入端相连，所述电压跟随器的输出端与AD模块的输入端相连，所述AD模块与FPGA芯片相连以获取将模拟信号转换为数字信号的数据。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述控制系统包括第一DA转换器、第二DA转换器和滤波器选择模块，所述滤波器选择模块包括高通滤波器截止频率选择模块和低通滤波器截止频率选择模块；所述FPGA芯片控制第一DA转换器连接第一低噪声程控放大模块，所述FPGA芯片控制第二DA转换器连接第二低噪声程控放大模块，所述FPGA芯片控制高通滤波器截止频率选择模块连接高通滤波器，所述FPGA芯片控制低通滤波器截止频率选择模块连接低通滤波器。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述滤波器选择模块具有多级截止频率，所述滤波器选择模块通过组合不同的电容和电感值来实现高通和低通滤波，不同的截止频率由电容和电感组成LC滤波网络。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述FPGA芯片通过微控制器设置工作模式和参数，且在微控制器上显示出系统中设置的参数和输出的数字信号。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述存储模块用于保存已经设置的参数，电源重启后自动读取上一次设置的参数。

6.一种基于权利要求1-5任一所述装置的超声导波衰减补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1根据不同材料对超声导波的衰减系数，获取相应的时变增益系数；

S2控制系统和信号处理系统接收微控制器下传的参数命令后，根据衰减系数实时调节补偿电压值；

S3微控制器将工作模式、滤波通道、增益系数命令下传给FPGA芯片，FPGA芯片通过控制系统控制信号处理系统完成微控制器下传的命令，最终将信号回传到微控制器中显示，并将数据储存在存储模块中。

7.根据权利要求6所述的补偿方法，其特征在于，在步骤S3中，具体包括：

S31确定工作模式为固定增益模式或时变增益模式；

S32若为固定增益模式，通过FPGA芯片设置参考电压以得到固定增益系数；若为时变增益模式，通过FPGA芯片设置衰减补偿电压以得到时变增益系数；

S33确定高通滤波器截止频率，通过FPGA芯片设置相关参数选择高通滤波通道；

S34确定低通滤波器截止频率，通过FPGA芯片设置相关参数选择低通滤波通道；

S35微控制器将命令下传给FPGA芯片；

S36FPGA芯片连接控制系统，控制系统控制信号处理系统完成微控制器下传的命令；

S37信号处理系统将接收到的信号进行对应工作模式、对应参数下的滤波、放大，储存并传到微控制器中显示。