[发明专利]一种超声初至波实时检测方法

权利要求书

1.一种超声初至波实时检测方法，其特征在于，包括由硬件描述语言HDL构建的整体时序控制单元、ADC采集回波信号单元、乒乓操作单元、窗口峰值检测单元、初至波峰峰值与时刻判别单元、初至波峰峰值与时刻输出单元和时域采样判别条件；所述整体时序控制单元产生四个使能信号，分别是：ADC采集使能信号（adc_flag），控制ADC采集回波信号单元正常工作；波列检测使能信号（detect_flag），同时控制乒乓操作单元和窗口峰值检测单元正常工作；最大值检测使能信号（max_flag），控制初至波峰峰值与时刻判别单元正常工作；保存最大值使能信号（save_flag），控制初至波峰峰值与时刻输出单元正常工作；上述这四个使能信号均为高电平有效，通过整体时序控制单元的控制，实现从回波信号的采集、存储、实时检测到最终输出超声初至波峰峰值和对应时刻的全工作流程；所述时域采样判别条件为：（采样点数-误差调节参数）≦T_i-T_i－1≦（采样点数+误差调节参数）和（采样点数-误差调节参数）≦T_i+1-T_i≦（采样点数+误差调节参数）；式中，T为时间，单位μs；i为≧1的正整数。

2.根据权利要求1所述的一种超声初至波实时检测方法，其特征在于，当ADC采集使能信号（adc_flag）有效时，控制ADC采集回波信号单元采集回波数据并存入缓存区RAM0中。

3.根据权利要求1所述的一种超声初至波实时检测方法，其特征在于，当ADC采集回波信号单元采集回波数据达到预设时间后，波列检测使能信号（detect_flag）有效时，启动乒乓操作单元工作，将存入ADC采集回波信号单元缓存区RAM0中的、长度为N的ADC实时采集数据流，等时地以窗口长度为n的数据，依次读入乒乓操作单元的缓存区RAM1或缓存区RAM2中，乒乓操作单元按照波列检测使能信号（detect_flag）时序，在数据流存入RAM1的同时读出RAM2的数据到窗口峰值检测单元，或在数据流存入RAM2的同时读出RAM1的数据到窗口峰值检测单元；窗口峰值检测单元按照波列检测使能信号（detect_flag）时序对窗口长度为n的数据进行判断比较，识别其中的最大值，若最大值恰好在窗口长度为n个数据的中间位置，则将这个最大值及其地址寄存下来，依次交替执行，直至乒乓操作单元RAM1和RAM2中的数据全部判断识别完毕，就将满足条件的最大值及地址寄存到缓存区RAM3中，随后将RAM3中的数据送入初至波峰峰值与时刻判别单元，初至波峰峰值与时刻判别单元在ADC采样率的范围内，判断比较缓存区RAM3中最大值所对应的时刻，对应的采样点顺序上相差一个周期信号的采样点数，若满足时域采样判别条件，则将满足时域采样判别条件的对应时刻的最大值寄存到缓存区RAM3中并依次比较得到最终的最大值，此最终的最大值即为超声初至波的峰峰值。

4.根据权利要求1所述的一种超声初至波实时检测方法，其特征在于，所述的整体时序控制单元主要由时钟分频模块和使能信号生成模块构成，产生ADC采集时钟（adc_clk）及ADC采集使能信号（adc_flag），工作电压为3.3V；波列检测使能信号（detect_flag），工作电压为3.3V；最大值检测使能信号（max_flag），工作电压为3.3V和保存最大值使能信号（save_flag），工作电压为3.3V。

5.根据权利要求1所述的一种超声初至波实时检测方法，其特征在于，所述的ADC信号采集单元、乒乓操作单元和窗口峰值检测单元分别各自设置有数据存储模块。

6.根据权利要求1所述的一种超声初至波实时检测方法，其特征在于，所述的乒乓操作单元的输入数据流及输出数据流均连续不断、无任何停顿，实时地完成数据无缝缓冲处理，实现对超声初至波的实时检测。

7.根据权利要求1所述的一种超声初至波实时检测方法，其特征在于，所述的初至波峰峰值与时刻判别单元、初至波峰峰值与时刻输出单元分别各自设置有峰值实时检测模块；

所述的一种超声初至波实时检测方法，其特征在于，当最大值检测使能信号（max_flag）有效时，通过初至波峰峰值与时刻判别单元判断窗口峰值检测单元缓存区RAM3中的最大值及其位置，识别缓存区RAM3采集队列中的最大值和对应的时刻是否为周期信号的峰峰值，与最大峰峰值对应的采样点顺序上相差一个周期信号的采样点数，若满足时域采样判别条件，则将对应时刻的最大值寄存并依次比较对应时刻的最大值得到最终的最大值，输出到初至波峰峰值与时刻输出单元，当保存最大值使能信号（save_flag）有效时，初至波峰峰值与时刻输出单元输出最终的最大值以及对应的地址，即为超声初至波的峰峰值和时刻。