[实用新型]一种精密测量超声波传输时间的装置

摘要

本实用新型涉及一种用于精密测量超声波传输时间的装置，采用A、B两个超声波换能器、硬件电路和软件细分算法。硬件电路主要包括超声波换能器驱动电路、超声波回波信号滤波电路、放大电路和信号处理电路。信号处理电路有模数转换器、FPGA和CPU。CPU控制FPGA启动超声波换能器驱动电路驱动换能器A发出超声波信号，滤波电路对超声波换能器B接收到的超声波回波信号进行滤波，再放大后，A/D对回波信号进行采样，采样数据先存储在构造于FPGA内的存储区内，采样完成后CPU从FPGA内读取采样数据，采用软件细分算法精确计算出超声波在两个换能器A、B之间的传输时间。本装置由于采用了基于FPGA的硬件电路和特殊的软件细分算法，可以实现纳秒级精度的超声波传输时间的测量，并保证很好的实时性。

主权项

一种精密测量超声波传输时间的装置，所述装置包括超声波换能器A、超声波换能器B、功率放大电路、放大电路、滤波电路、A/D转换电路、D/A转换电路、现场可编程门阵列FPGA和中央处理单元CPU，其特征在于：所述超声波换能器A与超声波换能器B间隔一定距离相对设置，两个换能器之间存在可以传播超声波的介质；所述中央处理单元CPU连接现场可编程门阵列FPGA，控制现场可编程门阵列FPGA输出正弦波驱动信号，现场可编程门阵列FPGA的一路输出连接D/A转换电路，由D/A转换电路对所述正弦波驱动信号进行转换，D/A转换电路再连接功率放大电路，对信号进行放大，功率放大电路与超声波换能器A连接，将信号输入至所述超声波换能器A，该超声波换能器A将所述该输入信号转换成机械振动产生超声波信号；所述超声波换能器B接收所述超声波换能器A发出的超声波信号，把机械振动转换为电信号，输出超声波回波信号，并通过与其依次连接的放大电路、滤波电路和A/D转换电路，使所述超声波回波信号依次经放大、滤波和A/D转换后输入至现场可编程门阵列FPGA；所述现场可编程门阵列FPGA同时采样输出的正弦波驱动信号和输入的超声波回波信号，并将采样数据存放在内存中。