【技术实现步骤摘要】
本申请涉及超声无损检测，特别是涉及一种电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置及方法。
技术介绍
1、电磁超声检测技术具有检测结果直观性、检测精度高、无需耦合剂、非接触性，非破坏性的优势，已经在工业无损检测中获得了广泛应用。
2、电磁超声相控阵装置对缺陷位置进行检测是利用了超声波在被测件内传播过程中遇到缺陷时会产生反射的原理。超声波的产生需要上位机与发射电路配合，通过各个通道的程控延时实现精准扫描，上位机将激发波形所需的波形值和通道延时参数传输给发射电路，发射电路由fpga控制dac将数字波形转化为电信号，再经由高压放大电路激发换能器的线圈。使用该方法的相控阵设备，其dac转换、高压转换的过程中必然会引入硬件延迟。发射端的时延精度会影响声束扫描角度的精度，影响系统的分辨率。
3、传统电磁超声相控阵装置通道之间的延时时间由fpga控制，延时均在纳秒级，fpga根据内部时钟生成计数器，计数器计数到指定值，激发对应的通道，这种情况下，fpga芯片的性能对延时精度的影响很大，例如xilinx的spartan系列芯片，其稳定工作时钟在200mhz以下，使用该芯片直接生成400mhz的时钟来驱动计数器形成2.5ns的延时，其精度无法保证，通过pll ip核，利用移相的方式实现延时则会引入相位误差。传统电磁超声相控阵设备接收回波信号的时间由fpga控制，当发射模块开始激发，该模块会将激发信号同步至接收模块，接收模块开始计时，计时到一定时间，开始接收回波数据，与传统相控阵激发存在同样的问题，接收信号依赖于fpga的计时功能
4、综合以上，fpga数字信号到高压激发超声换能器之间会引入多个硬件延时，无法严格按照程序设定的通道延时来激发各个通道，接收模块同样受制于电信号与数字信号的转化及fpga的计数器。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置及方法，可实现皮秒级的延时精度，激发延时和接收延时精度的提高使得测量结果更加精确。
2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案。
3、第一方面，本申请提供了一种电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置，所述电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置包括：上位机、多通道发射系统、电磁超声换能器和多通道接收系统。
4、所述上位机，用于设定参数，并将所述参数发送至所述多通道发射系统；所述参数包括：发射时序、激发波形电压的幅值和激发频率。
5、所述多通道发射系统包括：第一fpga模块、第一ddr缓存模块、dac模块、高压放大模块和皮秒级通道延时激发模块。
6、所述第一fpga模块，用于控制所述参数发送至第一ddr缓存模块进行缓存，还用于控制dac模块将所述参数转化为电信号，并传输至所述高压放大模块。
7、所述高压放大模块，用于将所述电信号转化为高压脉冲信号。
8、所述皮秒级通道延时激发模块，用于基于固定的延时时间，按时序触发对应通道的高压脉冲信号，形成对应时序的超声波。
9、所述电磁超声换能器，用于实现电信号和超声信号的转换；在发射阶段用于将电信号转换为超声波激发，在接收阶段用于接收回波信号并转换为电信号；所述回波信号为超声波接触到被测件时产生的信号；所述回波信号包括缺陷信息。
10、所述多通道接收系统包括：皮秒级通道延时接收模块、增益放大电路、滤波电路、第二ddr缓存模块、第二fpga模块和adc模块。
11、所述皮秒级通道延时接收模块，用于基于另一固定的延时时间，按时序接收各通道的回波信号。
12、所述增益放大电路，用于对所述各通道的回波信号进行放大，得到放大后的回波信号。
13、所述滤波电路，用于对所述放大后的回波信号进行滤波，得到滤波后的回波信号。
14、所述第二fpga模块，用于控制所述adc模块对所述滤波后的回波信号进行adc转换，得到转换后的回波信号；还用于控制所述第二ddr缓存模块对所述转换后的回波信号进行缓存，并将所述转换后的回波信号发送至所述上位机。
15、所述上位机，还用于接收所述转换后的回波信号，将回波幅值按照颜色进行梯度匹配，生成检测结果图像。
16、第二方面，本申请提供了一种电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法，所述电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法应用于上述所述的电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置中，所述电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法包括以下步骤。
17、获取上位机设定的参数；所述参数包括：发射时序、激发波形电压的幅值和激发频率。
18、将所述参数转化为电信号。
19、基于固定的延时时间和所述电信号，形成对应时序的超声波。
20、基于另一固定的延时时间，按时序接收各通道的回波信号；所述回波信号为超声波接触到被测件时产生的信号；所述回波信号包括缺陷信息。
21、基于所述各通道的回波信号，得到检测结果图像。
22、根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果。
23、本申请提供了一种电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置及方法，该装置包括：上位机、多通道发射系统、电磁超声换能器和多通道接收系统；其中多通道发射系统中包括皮秒级通道延时激发模块，多通道接收系统中包括皮秒级通道延时接收模块，相较传统相控阵设备，使用的皮秒级通道延时激发模块和皮秒级通道延时接收模块对于延时的控制精度更高，在传统电磁超声相控阵的基础上大大提高了检测精度。
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1.一种电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置，其特征在于，所述电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置包括：上位机、多通道发射系统、电磁超声换能器和多通道接收系统；
2.根据权利要求1所述的电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置，其特征在于，所述皮秒级通道延时激发模块包括：若干个第一压控延时单元、若干个第一触发器和第一高精度DAC；每一所述第一触发器对应一个第一压控延时单元；
3.根据权利要求1所述的电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置，其特征在于，所述皮秒级通道延时接收模块包括：第二高精度DAC、第三高精度DAC、压控延时单元组合、第二触发器、与所述压控延时单元组合连接的若干个第二压控延时单元和若干个第三触发器；每一所述第三触发器对应一个第二压控延时单元；
4.一种电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法，其特征在于，所述电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法应用于如权利要求1-3任一项所述的电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置中，所述电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法包括：
5.根据权利要求4所述的电磁超声相控阵的皮秒级延
6.根据权利要求4所述的电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法，其特征在于，基于另一固定的延时时间，按时序接收各通道的回波信号，具体包括：
7.根据权利要求4所述的电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法，其特征在于，基于所述各通道的回波信号，得到检测结果图像，具体包括：
8.根据权利要求7所述的电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法，其特征在于，基于所述转换后的回波信号，将回波幅值按照颜色进行梯度匹配，生成检测结果图像，具体包括：
9.根据权利要求4所述的电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法，其特征在于，所述电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法还包括：
10.根据权利要求4所述的电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法，其特征在于，所述电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置，其特征在于，所述电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置包括：上位机、多通道发射系统、电磁超声换能器和多通道接收系统；
2.根据权利要求1所述的电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置，其特征在于，所述皮秒级通道延时激发模块包括：若干个第一压控延时单元、若干个第一触发器和第一高精度dac；每一所述第一触发器对应一个第一压控延时单元；
3.根据权利要求1所述的电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置，其特征在于，所述皮秒级通道延时接收模块包括：第二高精度dac、第三高精度dac、压控延时单元组合、第二触发器、与所述压控延时单元组合连接的若干个第二压控延时单元和若干个第三触发器；每一所述第三触发器对应一个第二压控延时单元；
4.一种电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法，其特征在于，所述电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制方法应用于如权利要求1-3任一项所述的电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控制装置中，所述电磁超声相控阵的皮秒级延时精度控...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑阳，锅渺，谭继东，张宗健，
申请(专利权)人：中国特种设备检测研究院，
类型：发明
国别省市：
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