[发明专利]一种用于检测非金属介质的多通道超声波采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声波检测技术领域，具体涉及一种用于检测非金属介质的多通道超声波采集装置，该装置尤其适用于检测混凝土、岩石等非金属介质。

背景技术

传统的超声波信号采集装置主要包括信号放大电路、模数转换电路、存储器，以及由分立器件构成的控制电路。分立器件的集成度和功能密度比较低，因此其构成的超声波采集装置的工作频率有限，采集速度受到限制。而在需要多通道采集的场合，数据吞吐量随通道数量的增加而成比例增加，分立器件构成的采集装置因此就无法胜任。受到装置的采集速度，体积，以及功耗的限制，传统超声波信号采集装置的通道扩展能力差。

超声波检测装置根据超声波换能器的高度来决定是否发射和采集超声波，而且是每隔一定的高度就发射和采集一次。也就是说超声波换能器的高度信息的判断是装置工作的关键环节。在现有的检测装置中，高度信息的判断、超声波采集和超声波处理三个部分以串行方式工作，这极大地增加了一次检测的时间，限制了检测速度。市场上现有检测装置都只有一到两个通道，在需要多个通道并行采集的场合，现有装置无法满足需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种用于检测非金属介质的多通道超声波采集装置，该装置具有容易扩展、数据采集速度快、体积小和系统功耗低的特点。

本发明提供一种用于检测非金属介质的多通道超声波采集装置，包括单通道超声波采集单元A，其特征在于，该装置还包括晶体振荡器1、光电编码器2、数据采集控制器3和n-1个单通道超声波采集单元B、...、N，n为通道数量。

晶体振荡器1用于产生振荡信号，传送给数据采集控制器3；

光电编码器2分别与n个单通道超声波采集单元A、B、...、N相连，在单通道超声波采集单元A、B、...、N的带动下产生脉冲，传送给数据采集控制器3；

数据采集控制器3接收晶体振荡器1输出的振荡信号和光电编码器2输出的脉冲信号，对振荡信号分频和对脉冲计数，产生控制信号，传送给单通道超声波采集单元A、B、...、N；

单通道超声波采集单元A、B、...、N接收数据采集控制器3输出的控制信号，开始采集工作。

单通道超声波采集单元包括超声波换能器电源4，发射超声波换能器5，接收超声波换能器6，可编程增益放大器7，信号调理电路8，模数转换器9，多端口存储器10。

超声波换能器电源4接收数据采集控制器3输出的控制信号，产生高压窄脉冲，传送给发射超声波换能器5；

发射超声波换能器5接收超声波换能器电源4输出的高压窄脉冲，产生超声波，超声波经过待检测非金属介质11后，传送给接收超声波换能器6；

接收超声波换能器6接收发射超声波换能器5输出的并经过待检测非金属介质11的超声波，传送给可编程增益放大器7；

可编程增益放大器7接收数据采集控制器3输出的控制信号和接收超声波换能器6输出的超声波，根据控制信号对超声波进行放大，将放大信号传送给信号调理电路8；

信号调理电路8接收可编程增益放大器7输出的放大信号，将其转换为差分信号，传送给模数转换器9；

模数转换器9接收数据采集控制器3输出的控制信号和信号调理电路8输出的差分信号，根据控制信号对差分信号进行取样、量化和编码，转换成数字信号，传送给多端口存储器10；

多端口存储器10接收数据采集控制器3输出的控制信号，根据控制信号进行读或写操作。

数据采集控制器3包括脉冲计数模块31、高度比较模块32、激励信号产生模块33、增益选择模块34、转换时钟模块35和读写控制模块36。

脉冲计数模块31接收光电编码器2输出的脉冲，通过对脉冲进计数获得发射超声波换能器5的高度信息，传送给高度比较模块32；

高度比较模块32接收脉冲计数模块31输出的高度信息，产生启动指令，传送给激励信号产生模块33、增益选择模块34、转换时钟模块35和读写控制模块36；

激励信号产生模块33接收高度比较模块32输出的启动指令，向超声波换能器电源4输出激励信号；

增益选择模块34接收高度比较模块32输出的启动指令，向可编程增益放大器7输出增益选择信号；

转换时钟模块35接收高度比较模块32输出的启动指令和晶体振荡器1输出的振荡信号，对振荡信号进行分频，产生模数转换时钟信号，传送给模数转换器9；

读写控制模块36接收高度比较模块32输出的启动指令，向多端口存储器10输出读写控制信号。

本发明相比现有技术具有如下优点：