【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超声检测，具体涉及一种基于fpga的电磁超声脉冲压缩检测系统。
技术介绍
1、对于地下管道、水利设备等金属设备，其金属的厚度测量具有重要意义。因为厚度的变薄很容易导致金属断裂、腐蚀等缺陷，从而引发爆炸等安全事故。因此，对金属厚度的精准测量，不仅能促进南高质量工业发展，进一步推动工业生成稳定健康运行。
2、传统超声测厚系统采用压电传感器技术，不仅需耦合剂而且测量采取接触式方式。而电磁超声技术恰恰相反，其非接触式测量更适用于高速移动的自动化检测领域中。然而，因电磁超声换能器存在效率低、回波信号微弱，仅为数十微伏的缺点，电磁超声技术的应用备受限制。
技术实现思路
1、为解决上述
技术介绍
中提出的问题，本专利技术提供一种基于fpga的电磁超声脉冲压缩检测系统，以解决现有技术中电磁超声换能器存在效率低、回波信号微弱的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于fpga的电磁超声脉冲压缩检测系统，包括：
4、超声探头；超声探头用于对金属物体发送超声信号和接收回波信号；
5、高压模块；高压模块用于产生直流信号；
6、发射电路模块；发射电路模块与高压模块和超声探头连接，发射电路模块用于将直流信号逆变为高频交流变化信号，超声探头接收高频交流变化信号后产生并发射超声信号；
7、接收电路模块；接收电路模块与超声探头连接，接收电路模块中设有放大电路，放大电路通过超声探头接收回波信号后将
8、adc采集模块；adc采集模块与接收电路模块连接和发射电路模块连接，adc采集模块用于模拟信号和数字信号之间的相互转换；
9、zynq模块；zynq模块通过adc采集模块与发射电路模块和接收电路模块连接，zynq模块包括pl端和ps端，pl端用于控制发射电路模块和接收电路模块的时序，并采集放大后的回波信号，ps端用于通过处理脉冲压缩算法和互补格雷码的编码方式，计算出超声检测的金属物体厚度；
10、ddr模块；ddr模块与zynq模块连接，ddr模块为数据存储器。
11、优选的，pl端包括：
12、pl端发射模块；pl端发射模块包括高压控制器和触发信号生成器，高压控制器控制高压模块进行电容充电，充电完成后，高压控制器发送互补格雷码的a码使能信号到触发信号生成器；
13、pl端采集模块；pl端采集模块的bram半满信号为互补格雷码的b码使能信号，pl端采集模块与adc采集模块连接，pl端采集模块通过bram读写的控制读取adc采集模块的数据，以bram半满信号为分隔点，分别存储a序列和b序列的两组回波数据，当bram写满，采样停止，pl端采集模块发送读请求到api，api发送读使能到bram，读取采样数据，并传输到ddr模块进行缓存。
14、优选的，ps端包括：
15、ps端压缩处理模块；ps端压缩处理模块设有匹配滤波器，ps端压缩处理模块从ddr模块读取回波数据，若码长为n的a序列与b序列的自相关函数之和在0以外的位置均为0，则a序列与b序列为互补格雷码，互补格雷码通过两序列自相关函数相加求和来消除旁瓣信号，a序列与b序列的自相关函数及相加的和分别为：
16、
17、
18、gm(k)＝am(k)+bm(k)(-(n-1)≤k≤(n-1))；
19、am(k)表示a序列的自相关函数，bm(k)表示b序列的自相关函数，gm(k)表示a序列与b序列的自相关函数之和；
20、将消除旁瓣信号的回波数据转换为实际电压值，最后和匹配滤波器进行卷积压缩操作，得到压缩后数据；
21、ps端厚度计算模块；ps端厚度计算模块将脉冲压缩后数据的浮点数数据转换为整型数据，提取包络信号，选取包络信号盲区后的两个有效值信号为峰值，最后通过公式计算厚度，厚度计算公式为：
22、
23、其中，h为金属物体厚度，v为声速，n为采样点数，s为采样率。
24、对于包络信号的准确提取，采取三点运动均值滤波器，计算整型数据第n个波谷和波峰之差vpd(n)，以去掉假的波峰点，当第k个波峰满足以下条件时：
25、vpd(k)<0.7×{vpd(k-1)+vpd(k)+vpd(k+1)}/3；
26、该波峰为假波峰，进行剔除，通过进行逐个峰值点比较，提取信号包络线，舍弃无效数据后，比较并找到两个最大的极值点作为回波信号的峰值，得到两个峰值之间的采样点数n。
27、优选的，adc采集模块的采样位数为12bit，采样速率为64msps。
28、优选的，接收电路模块还包括窄带滤波电路，窄带滤波电路的中心频率为5mhz，带宽为5mhz，窄带滤波电路用于滤除放大电路输出的回波信号中的干扰信号。
29、优选的，电磁超声脉冲压缩检测系统还包括交互显示模块，交互显示模块与zynq模块连接，交互显示模块设有操作界面和展示界面。
30、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
31、本申请采用zynq模块，其可扩展性强，充分结合了嵌入式和fpga的优势，通过处理脉冲压缩算法，选取互补格雷码的编码方式，使得编码序列足够长，从而有效提高信号的信号比，解决了现有技术中电磁超声换能器存在效率低、回波信号微弱的问题。
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1.一种基于FPGA的电磁超声脉冲压缩检测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的电磁超声脉冲压缩检测系统，其特征在于，PL端包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的电磁超声脉冲压缩检测系统，其特征在于，PS端包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的电磁超声脉冲压缩检测系统，其特征在于，ADC采集模块的采样位数为12bit，采样速率为64MSPS。
5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的电磁超声脉冲压缩检测系统，其特征在于，接收电路模块还包括窄带滤波电路，窄带滤波电路的中心频率为5MHz，带宽为5MHz，窄带滤波电路用于滤除放大电路输出的回波信号中的干扰信号。
6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的电磁超声脉冲压缩检测系统，其特征在于，电磁超声脉冲压缩检测系统还包括交互显示模块，交互显示模块与ZYNQ模块连接，交互显示模块设有操作界面和展示界面。
【技术特征摘要】
1.一种基于fpga的电磁超声脉冲压缩检测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于fpga的电磁超声脉冲压缩检测系统，其特征在于，pl端包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于fpga的电磁超声脉冲压缩检测系统，其特征在于，ps端包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于fpga的电磁超声脉冲压缩检测系统，其特征在于，adc采集模块的采样位数为12bit，采样速率为64msps。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟媛，王云峰，张以涛，耿兴光，姚飞，
申请(专利权)人：中科芯未来微电子科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：
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