[发明专利]一种基于FPGA与互相关法的高精度时差测量方法

权利要求书

1.一种基于FPGA与互相关法的高精度时差测量方法，其特征在于：具体测量步骤如下：

步骤一：对采样获得的回波信号进行峰值归一化处理，根据设定的数字阈值线比较触发回波信号，依次获得第二波、第三波与第四波的首位大于零幅值的采样点，并结合波形采样数据的相似度，获取回波信号第四波的首位大于零幅值的采样点作为特征点；

步骤二：由FPGA控制换能器的激励信号与回波信号的采样，根据所述特征点，结合FPGA的时钟控制，获得顺流回波信号、逆流回波信号间的“粗”时差测量值Δt_FPGA，具体是：设逆流回波信号的特征点为第n_down点，顺流回波信号的特征点为第n_up点，采样频率为5MHz，则“粗”时差Δt_FPGA为：

Δt_FPGA＝(n_down-n_up)×200；

步骤三：截取特征点后的三周期波形进行上采样处理，对上采样处理后的波形数据进行互相关运算，得到互相关法的“细”时差测量值Δt_corr，具体是：

(1)截取过零特征点后的三周期波形作为互相关运算的计算波形；

(2)对截取的三周期波形进行上采样处理以提升采样频率，即首先对三周期信号的两点间隔内补插(L-1)个零，再对该信号进行低通滤波处理，获得采样频率提升至L倍的信号；

(3)对上采样处理后的三周期波形数据进行互相关运算；

(4)对互相关函数峰值处进行曲线拟合，以拟合曲线的对称轴位置作为互相关函数峰值的横坐标值，根据横坐标值乘以采样间隔得到互相关法的“细”时差测量值Δt_corr；设互相关函数峰值的横坐标值为x_max，上采样处理后的采样频率为100MHz，则“细”时差Δt_corr表示为：

Δt_corr＝x_max×10；

步骤四：根据FPGA的“粗”时差测量值Δt_FPGA与互相关法的“细”时差测量值Δt_corr的和，得到高精度的时差测量值Δt。