一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及超聲波探傷術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲的方法及裝置，其中方法包括獲取陣元的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；獲取整數(shù)延遲量和分?jǐn)?shù)延遲量；對(duì)所述整數(shù)延遲量進(jìn)行差分處理得到整數(shù)延遲量變化量；根據(jù)所述整數(shù)延遲量變化量得到連續(xù)的整數(shù)延遲后的采樣序列；根據(jù)所述分?jǐn)?shù)延遲量對(duì)所述采樣序列進(jìn)行分?jǐn)?shù)延遲處理，得到精確細(xì)分延遲后的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例，通過(guò)差分處理可以使得輸入的采樣序列連續(xù)，不會(huì)出現(xiàn)有技術(shù)中的跳變和噪聲，并且通過(guò)多組分?jǐn)?shù)延遲系數(shù)可以提高延遲分辨率的效果。
【專利說(shuō)明】一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲的方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及超聲波探傷術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì) 分延遲的方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 超聲相控陣技術(shù)是近年來(lái)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。通過(guò)對(duì)超聲陣列換能器中各 個(gè)陣元施加獨(dú)立的相位控制，可實(shí)現(xiàn)超聲聲束的聚焦和偏轉(zhuǎn)。它可以靈活地采用多種掃描 方式進(jìn)行檢測(cè)，具有檢測(cè)速度快，靈敏度、分辨力與信噪比高等特點(diǎn)，能檢測(cè)形狀復(fù)雜的物 體。
[0003] 在超聲相控陣檢測(cè)中，根據(jù)一定的聚焦法則，通過(guò)對(duì)超聲換能器陣列中的各陣元 進(jìn)行延遲激發(fā)，即可產(chǎn)生聲束聚焦或偏轉(zhuǎn)效果。與此同時(shí)，接收系統(tǒng)也需要依據(jù)各陣元與散 射體的距離，對(duì)各陣元的回波信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)程度的延遲，以使各陣元回波信號(hào)相干累加，波 束成形技術(shù)是超聲相控陣接收部分的關(guān)鍵技術(shù)，主要完成各陣元的相控發(fā)射、延遲接收、波 束合成等工作，是實(shí)現(xiàn)超聲聲束聚焦、偏轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，是超聲成像質(zhì)量的決定因素之一。
[0004] 偏轉(zhuǎn)即控制聲束掃描的方向，聚焦是指控制聲束的能量集中點(diǎn)。從某種意義上說(shuō) 偏轉(zhuǎn)是一種焦點(diǎn)在某個(gè)方向上無(wú)窮遠(yuǎn)處的聚焦。偏轉(zhuǎn)常與聚焦結(jié)合使用。超聲成像中的各 種聚焦方法也代表著波束形成技術(shù)的不斷進(jìn)步。
[0005] 相控陣系統(tǒng)分辨力依賴于相控精度，而相控精度又取決于發(fā)射和接收的延遲分辨 力。發(fā)射部分的延遲分辨率可以用提高時(shí)鐘頻率、采用精密延遲線等方法較容易的實(shí)現(xiàn)，而 接收部分因?yàn)樯婕暗礁咚贁?shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，解決方案直接影響了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。
[0006] 為了在較大測(cè)量范圍內(nèi)形成清晰的像，相控陣檢測(cè)技術(shù)一般采用動(dòng)態(tài)聚焦方法。 動(dòng)態(tài)聚焦要求接收部分可以隨時(shí)間動(dòng)態(tài)的改變各陣元回波信號(hào)的延遲量，同時(shí)要在延遲量 改變時(shí)不引入跳變?cè)肼?，保證輸出信號(hào)的準(zhǔn)確連續(xù)有效。
[0007] 但是現(xiàn)有技術(shù)中采用FIFO或者雙口 RAM實(shí)現(xiàn)整數(shù)延遲，這樣方案簡(jiǎn)單可靠，但是 無(wú)法達(dá)到細(xì)分延遲的效果，延遲分辨率只能達(dá)到采樣周期，要提高延遲分辨率需提高采樣 頻率。
[0008] 采用數(shù)值內(nèi)插的辦法在不提高硬件采樣速率的情況下提高延遲分辨率，問(wèn)題在于 需要較多的運(yùn)算單元，數(shù)據(jù)量也成倍提升，增加了后續(xù)數(shù)據(jù)處理難度。
[0009] 采用可控時(shí)鐘延遲和分?jǐn)?shù)FIR濾波器相結(jié)合的辦法，這種辦法中經(jīng)過(guò)可控時(shí)鐘延 遲后的數(shù)據(jù)序列可能不是連續(xù)的數(shù)據(jù)序列，即兩個(gè)相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔不是采樣周 期，從而經(jīng)過(guò)FIR濾波器后會(huì)引入跳變?cè)肼暋?br>

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中延遲分辨率低，并且容易出現(xiàn)跳變信號(hào)出現(xiàn)噪聲的問(wèn)題，提 供了一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲的方法及裝置，可以輸出連續(xù)的采樣序列去除動(dòng)態(tài)延 遲中的噪聲，提高超聲波探傷的準(zhǔn)確度。 toon] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲的方法，包括，
[0012] 獲取陣元的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；
[0013] 獲取整數(shù)延遲量和分?jǐn)?shù)延遲量；
[0014] 對(duì)所述整數(shù)延遲量進(jìn)行差分處理得到整數(shù)延遲量變化量；
[0015] 根據(jù)所述整數(shù)延遲量變化量得到連續(xù)的整數(shù)延遲后的采樣序列；
[0016] 根據(jù)所述分?jǐn)?shù)延遲量對(duì)所述采樣序列進(jìn)行分?jǐn)?shù)延遲處理，得到精確細(xì)分延遲后的 采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲方法的一個(gè)進(jìn)一步的 方面，在獲取整數(shù)延遲量和分?jǐn)?shù)延遲量中還進(jìn)一步包括，根據(jù)所述獲取采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)的寫(xiě) 指針的位置加上所述整數(shù)延遲量得到讀指針的位置。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲方法的再一個(gè)進(jìn)一步 的方面，所述差分處理包括，計(jì)算陣元當(dāng)前整數(shù)延遲量和后續(xù)整數(shù)延遲量的變化得到所述 整數(shù)延遲量變化量，所述整數(shù)延遲量變化量為〇、1或2。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲方法的另一個(gè)進(jìn)一步 的方面，所述根據(jù)所述整數(shù)延遲量變化量得到連續(xù)的整數(shù)延遲后的采樣序列中進(jìn)一步包 括，
[0020] 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為0時(shí)，所述讀指針的位置向采樣序列尾部采樣點(diǎn)的下 一個(gè)采樣點(diǎn)移動(dòng)，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作，讀入的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)排入所述采樣序列的尾部，所述采樣 序列向頭部移動(dòng)一個(gè)米樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；
[0021] 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為1時(shí),保持當(dāng)前采樣序列；
[0022] 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為2時(shí)，所述讀指針的位置向采樣序列頭部采樣點(diǎn)的前 一個(gè)采樣點(diǎn)移動(dòng)，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作，讀入的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)排入所述采樣序列的頭部，所述采樣 序列向尾部移動(dòng)一個(gè)米樣點(diǎn)。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲方法的另一個(gè)進(jìn)一步 的方面，所述分?jǐn)?shù)延遲處理包括，預(yù)先存儲(chǔ)η組分?jǐn)?shù)延遲的系數(shù)，所述每一組分?jǐn)?shù)延遲系數(shù) 以1/η采樣周期為步進(jìn)。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲裝置，包括，
[0025] 采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取單元，延遲量獲取單元，差分處理單元,整數(shù)延遲單元，分?jǐn)?shù)延遲 單元；
[0026] 所述采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取單元用于獲取陣元采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；
[0027] 所述延遲量獲取單元用于獲取整數(shù)延遲量和分?jǐn)?shù)延遲量；
[0028] 所述差分處理單元用于對(duì)所述整數(shù)延遲量進(jìn)行差分處理得到整數(shù)延遲量變化 量；
[0029] 所述整數(shù)延遲單元用于根據(jù)所述整數(shù)延遲量變化量得到連續(xù)的整數(shù)延遲后的采 樣序列；
[0030] 所述分?jǐn)?shù)延遲單元用于根據(jù)所述分?jǐn)?shù)延遲量對(duì)所述采樣序列進(jìn)行分?jǐn)?shù)延遲處理， 得到精確細(xì)分延遲后的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲裝置的一個(gè)進(jìn)一步的 方面，所述整數(shù)延遲單元根據(jù)所述獲取陣元采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)的寫(xiě)指針的位置加上所述整數(shù)延 遲量得到讀指針的位置。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲裝置的再一個(gè)進(jìn)一步 的方面，所述差分處理單元進(jìn)一步計(jì)算當(dāng)前整數(shù)延遲量和后續(xù)整數(shù)延遲量的變化得到所述 整數(shù)延遲量變化量，所述整數(shù)延遲量變化量為〇、1或2。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲裝置的另一個(gè)進(jìn)一步 的方面，
[0034] 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為0時(shí)，所述整數(shù)延遲單元將所述讀指針的位置向采樣 序列尾部采樣點(diǎn)的下一個(gè)采樣點(diǎn)移動(dòng)，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作，讀入的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)排入所述采樣 序列的尾部，所述采樣序列向頭部移動(dòng)一個(gè)采樣點(diǎn)；
[0035] 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為1時(shí)，所述整數(shù)延遲單元保持當(dāng)前采樣序列；
[0036] 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為2時(shí)，所述整數(shù)延遲單元將所述讀指針的位置向采樣 序列頭部采樣點(diǎn)的前一個(gè)采樣點(diǎn)移動(dòng)，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作，讀入的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)排入所述采樣 序列的頭部，所述采樣序列向尾部移動(dòng)一個(gè)采樣點(diǎn)。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲裝置的另一個(gè)進(jìn)一步 的方面，預(yù)先存儲(chǔ)η組分?jǐn)?shù)延遲的系數(shù)，所述分?jǐn)?shù)延遲單元根據(jù)所述每一組分?jǐn)?shù)延遲系數(shù) 以1/η采樣周期為步進(jìn)。
[0038] 通過(guò)上述本發(fā)明實(shí)施例的方法及裝置，通過(guò)差分處理可以使得輸入的采樣序列連 續(xù)，不會(huì)出現(xiàn)有技術(shù)中的跳變和噪聲，并且通過(guò)多組分?jǐn)?shù)延遲系數(shù)可以提高延遲分辨率的 效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0039] 結(jié)合以下附圖閱讀對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)，以及額外的 特征和優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)更加清楚。
[0040] 圖1所示為發(fā)明實(shí)施例一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲的方法流程圖；
[0041] 圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲裝置的流程圖；
[0042] 圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例中延遲量示意圖；
[0043] 圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例中采樣序列延遲示意圖；
[0044] 圖5所述為本發(fā)明實(shí)施例中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲處理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面的描述可以使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員利用本發(fā)明。具體實(shí)施例和應(yīng)用中所提供 的描述信息僅為示例。這里所描述的實(shí)施例的各種延伸和組合對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯 而易見(jiàn)的，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，本發(fā)明定義的一般原則可以應(yīng)用到其 他實(shí)施例和應(yīng)用中。因此，本發(fā)明不只限于所示的實(shí)施例，本發(fā)明涵蓋與本文所示原理和特 征相一致的最大范圍。
[0046] 下面的詳細(xì)說(shuō)明以流程圖、邏輯模塊和其他的符號(hào)操作表達(dá)的形式給出，可以在 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行。一個(gè)程序、計(jì)算機(jī)執(zhí)行步、邏輯塊，過(guò)程等，在這里被設(shè)想為得到所希望 的結(jié)果的一個(gè)或多個(gè)步驟或指令的自洽序列。這些步驟是對(duì)物理量的物理操作。這些物 理量包括電、磁或者無(wú)線電信號(hào)，它們?cè)谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)中被存儲(chǔ)、傳輸、組合、比較以及其他操 作。這些信號(hào)可是比特、數(shù)值、元素、符號(hào)、字符、條件、數(shù)字等。每個(gè)步驟都可以通過(guò)硬件、 軟件、固件或它們的組合執(zhí)行。
[0047] 如圖1所示為發(fā)明實(shí)施例一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲的方法流程圖。
[0048] 相控陣超聲進(jìn)行各種聚焦和偏轉(zhuǎn)的掃查時(shí)，都需要找一個(gè)起始基準(zhǔn)點(diǎn)，一般以中 心陣元為基準(zhǔn)點(diǎn)，所以各陣元回波信號(hào)的延遲一般也以中心陣元回波信號(hào)為基準(zhǔn)點(diǎn)。如圖 所示，設(shè)定采樣頻率為F，聲速為V，則每次采樣間隔代表的聲程即為1 = v/F，以中心陣元為 出發(fā)點(diǎn)設(shè)定的掃描線上的聲程間距為1的點(diǎn)為預(yù)想的聚焦點(diǎn)，為了使得各陣元收到的來(lái)自 聚焦點(diǎn)的回波相干疊加，需對(duì)各陣元收到的波形進(jìn)行準(zhǔn)確延遲，各陣元與中心陣元到聚焦 點(diǎn)的聲時(shí)差即為各陣元的延遲量，由圖中可以看出最初的延遲量由各陣元與中心陣元的距 離決定。
[0049] 隨著掃描時(shí)間的延續(xù)，預(yù)想聚焦點(diǎn)沿著掃描線延伸，同時(shí)各個(gè)陣元各自的延遲量 也在逐漸變化，根據(jù)三角關(guān)系，各陣元延遲量隨著預(yù)想聚焦點(diǎn)的延伸逐漸減少，每個(gè)采樣周 期內(nèi)，延遲量的減少值不大于2個(gè)采樣點(diǎn)。
[0050] 包括步驟101，獲取陣元的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。
[0051] 步驟102,獲取整數(shù)延遲量和分?jǐn)?shù)延遲量。
[0052] 步驟103,對(duì)所述整數(shù)延遲量進(jìn)行差分處理得到整數(shù)延遲量變化量。
[0053] 步驟104,根據(jù)所述整數(shù)延遲量變化量得到連續(xù)的整數(shù)延遲后的采樣序列。
[0054] 步驟105,根據(jù)所述分?jǐn)?shù)延遲量對(duì)所述采樣序列進(jìn)行分?jǐn)?shù)延遲，得到精確細(xì)分延遲 后的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。
[0055] 其中所述整數(shù)延遲量和分?jǐn)?shù)延遲量可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中的方式獲得，在本發(fā)明申 請(qǐng)中不做贅述。
[0056] 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述步驟102之后還包括，根據(jù)所述獲取采樣點(diǎn)數(shù) 據(jù)時(shí)的寫(xiě)指針的位置加上所述整數(shù)延遲量得到讀指針的位置。
[0057] 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟103中的差分處理包括，計(jì)算陣元當(dāng)前整數(shù) 延遲量和后續(xù)整數(shù)延遲量的變化得到所述整數(shù)延遲量變化量，所述整數(shù)延遲量變化量為〇、 1或2。
[0058] 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述步驟104中還包括，當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量 為0時(shí)，所述讀指針的位置向采樣序列尾部采樣點(diǎn)的下一個(gè)采樣點(diǎn)移動(dòng)，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作， 讀入的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)排入所述采樣序列的尾部，所述采樣序列向頭部移動(dòng)一個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；
[0059] 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為1時(shí),保持當(dāng)前采樣序列；
[0060] 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為2時(shí)，所述讀指針的位置向采樣序列頭部采樣點(diǎn)的前 一個(gè)采樣點(diǎn)移動(dòng)，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作，讀入的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)排入所述采樣序列的頭部，所述采樣 序列向尾部移動(dòng)一個(gè)米樣點(diǎn)。
[0061] 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟105中的分?jǐn)?shù)延遲包括，預(yù)先存儲(chǔ)η組分?jǐn)?shù)延 遲的系數(shù)，所述每一組分?jǐn)?shù)延遲系數(shù)以1/η采樣周期為步進(jìn)。
[0062] 通過(guò)上述實(shí)施例，通過(guò)差分處理可以使得輸入的采樣序列連續(xù)，不會(huì)出現(xiàn)有技術(shù) 中的跳變和噪聲，并且通過(guò)多組分?jǐn)?shù)延遲系數(shù)可以提高延遲分辨率，從而提高超聲波探傷 成像準(zhǔn)確度的效果。
[0063] 如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲裝置的流程圖。
[0064] 包括采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取單元201，延遲量獲取單元202,差分處理單元203,整數(shù)延遲 單元204,分?jǐn)?shù)延遲單元205。
[0065] 所述采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取單元201用于獲取陣元采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。
[0066] 所述延遲量獲取單元202用于獲取整數(shù)延遲量和分?jǐn)?shù)延遲量。
[0067] 所述差分處理單元203用于對(duì)所述整數(shù)延遲量進(jìn)行差分處理得到整數(shù)延遲量變 化量。
[0068] 所述整數(shù)延遲單元204用于根據(jù)所述整數(shù)延遲量變化量得到連續(xù)的整數(shù)延遲后 的采樣序列。
[0069] 所述分?jǐn)?shù)延遲單元205用于根據(jù)所述分?jǐn)?shù)延遲量對(duì)所述采樣序列進(jìn)行分?jǐn)?shù)延遲 處理，得到精確細(xì)分延遲后的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。
[0070] 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述整數(shù)延遲單元204根據(jù)所述獲取陣元采樣點(diǎn)數(shù)據(jù) 時(shí)的寫(xiě)指針的位置加上所述整數(shù)延遲量得到讀指針的位置。
[0071] 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述差分處理單元203進(jìn)一步計(jì)算當(dāng)前整數(shù)延遲量和 后續(xù)整數(shù)延遲量的變化得到所述整數(shù)延遲量變化量，所述整數(shù)延遲量變化量為〇、1或2。
[0072] 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)所述差分處理結(jié)果為0時(shí)，所述整數(shù)延遲單元204將 所述讀指針的位置向采樣序列尾部采樣點(diǎn)的下一個(gè)采樣點(diǎn)移動(dòng)，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作，讀入的 采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)排入所述采樣序列的尾部，所述采樣序列向頭部移動(dòng)一個(gè)采樣點(diǎn)；
[0073] 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為1時(shí)，所述整數(shù)延遲單元204保持當(dāng)前采樣序列；
[0074] 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為2時(shí)，所述整數(shù)延遲單元204將所述讀指針的位置向 采樣序列頭部采樣點(diǎn)的前一個(gè)采樣點(diǎn)移動(dòng)，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作，讀入的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)排入所述 采樣序列的頭部，所述采樣序列向尾部移動(dòng)一個(gè)采樣點(diǎn)。
[0075] 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，預(yù)先存儲(chǔ)η組分?jǐn)?shù)延遲的系數(shù)，所述分?jǐn)?shù)延遲單元205 根據(jù)所述每一組分?jǐn)?shù)延遲系數(shù)以1/η采樣周期為步進(jìn)。
[0076] 通過(guò)上述實(shí)施例，通過(guò)差分處理可以使得輸入的采樣序列連續(xù)，不會(huì)出現(xiàn)有技術(shù) 中的跳變和噪聲，并且通過(guò)多組分?jǐn)?shù)延遲系數(shù)可以提高延遲分辨率的效果。
[0077] 如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例中延遲量示意圖，相控陣超聲進(jìn)行各種聚焦和偏轉(zhuǎn)的 掃查時(shí)，都需要找一個(gè)起始基準(zhǔn)點(diǎn)，一般以中心陣元為基準(zhǔn)點(diǎn)（如圖中陣元Α)，所以各陣元 回波信號(hào)的延遲一般也以中心陣元回波信號(hào)為基準(zhǔn)點(diǎn)。設(shè)定采樣頻率為F，聲速為V，則每 次采樣間隔代表的聲程即為1 = v/F，以中心陣元為出發(fā)點(diǎn)設(shè)定的掃描線（Κ)上的聲程間距 為1的點(diǎn)為預(yù)想的聚焦點(diǎn)，為了使得各陣元收到的來(lái)自聚焦點(diǎn)的回波相干疊加，需對(duì)各陣 元收到的波形進(jìn)行準(zhǔn)確延遲，各陣元與中心陣元到聚焦點(diǎn)的聲時(shí)差即為各陣元的延遲量， 由圖中可以看出最初的延遲量由各陣元與中心陣元的距離決定。
[0078] 隨著掃描時(shí)間的延續(xù)，預(yù)想聚焦點(diǎn)（圖中掃描線K上的點(diǎn)1、2…8)沿著掃描線延 伸，同時(shí)各個(gè)陣元各自的延遲量也在逐漸變化，根據(jù)三角關(guān)系，各陣元延遲量隨著預(yù)想聚焦 點(diǎn)的延伸逐漸減少，每個(gè)采樣周期內(nèi)，延遲量的減少值不大于2個(gè)采樣點(diǎn)。
[0079] 計(jì)算出各陣元各時(shí)刻的延遲量后可以對(duì)各自陣元的采樣序列進(jìn)行延遲處理，從而 保證各陣元對(duì)來(lái)自預(yù)想聚焦點(diǎn)的回波信號(hào)進(jìn)行相干疊加。
[0080] 如圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例中采樣序列延遲示意圖，以中心陣元為基準(zhǔn)，預(yù)想聚 焦點(diǎn)1的回波到達(dá)中心陣元A的聲程為1，對(duì)應(yīng)于中心陣元的第A1個(gè)采樣值；經(jīng)過(guò)測(cè)量，預(yù) 想聚焦點(diǎn)1的回波到達(dá)左邊陣元B的聲程大約為61，對(duì)應(yīng)于左邊陣元B的第B6個(gè)采樣值； 預(yù)想聚焦點(diǎn)1的回波到達(dá)右邊陣元C的聲程大約為81，對(duì)應(yīng)于左邊陣元C的第C8個(gè)采樣 值；對(duì)左邊陣元的第B6個(gè)采樣值，中心陣元的第A1個(gè)，右邊陣元的第C8個(gè)的疊加即起到了 預(yù)想聚焦點(diǎn)1的回波的相干疊加，達(dá)到對(duì)相控聚焦的效果。對(duì)應(yīng)于預(yù)想聚焦點(diǎn)2、3、4同理， 不再贅述。在現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)預(yù)想聚焦點(diǎn)1、2、3、4來(lái)說(shuō)，中心陣元輸出序列為A1、A2、A3、 A4,左邊陣元B經(jīng)過(guò)整數(shù)延遲后輸出的采樣序列為B6、B6、B5、B5,右邊陣元C經(jīng)過(guò)整數(shù)延遲 后輸出的采樣序列為C8、C9、C9、C10,由于輸出的采樣序列不連續(xù)，使得后繼的分?jǐn)?shù)延遲處 理時(shí)造成噪聲和跳變，影響探傷的準(zhǔn)確性。
[0081] 為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的相干疊加，需要根據(jù)各陣元延遲量對(duì)各陣元的采樣序列進(jìn)行動(dòng)態(tài)延 遲，使得經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)延遲后的輸出采樣序列都是相干回波的采樣值，便于實(shí)現(xiàn)后續(xù)的相干疊 加操作。為了簡(jiǎn)便說(shuō)明本發(fā)明的方法，以后均以中心陣元A和左邊陣元B為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0082] 在本發(fā)明實(shí)施例中輸入的采樣序列均存儲(chǔ)于雙口 RAM存儲(chǔ)器中，作為其它的實(shí)施 例還可以存儲(chǔ)于其它類型的存儲(chǔ)器中。所述分?jǐn)?shù)延遲可以主要由FIR濾波器構(gòu)成，還包括 一數(shù)據(jù)表單，其中存儲(chǔ)有η組具有分?jǐn)?shù)延遲效果的FIR系數(shù)，各組系數(shù)的分?jǐn)?shù)延遲以1/n采 樣周期為步進(jìn)。
[0083] 整數(shù)延遲單元對(duì)輸入的采樣序列數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，同時(shí)根據(jù)差分處理單元計(jì)算得到 的差分處理結(jié)果，即整數(shù)延遲量變化量，對(duì)采樣序列數(shù)據(jù)延遲后得到一個(gè)整數(shù)延遲后的連 續(xù)采樣序列，送入分?jǐn)?shù)延遲單元進(jìn)行分?jǐn)?shù)延遲處理。分?jǐn)?shù)延遲單元依據(jù)分?jǐn)?shù)延遲量選擇不 同的FIR系數(shù)進(jìn)行FIR濾波處理得到分?jǐn)?shù)延遲后的采樣序列數(shù)據(jù)。整數(shù)延遲量和分?jǐn)?shù)延遲 量可動(dòng)態(tài)改變，從而達(dá)到了動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲的效果。具體過(guò)程如圖5中的動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲處理 示意圖所示：
[0084] 采樣序列數(shù)據(jù)輸入后通過(guò)雙口 RAM的寫(xiě)端口寫(xiě)入到RAM中，每寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù)，寫(xiě)入 指針加1。在初始狀態(tài)時(shí)，確保RAM中已有足夠的數(shù)據(jù)，否則將會(huì)發(fā)出相應(yīng)報(bào)警提示，依據(jù)初 始的整數(shù)延遲量設(shè)置讀指針位置，其與當(dāng)前寫(xiě)入指針之間的地址差為整數(shù)延遲量。
[0085] 完成初始設(shè)置后，在動(dòng)態(tài)改變延遲階段，對(duì)整數(shù)延遲量進(jìn)行差分處理，即為計(jì)算當(dāng) 前整數(shù)延遲量和后續(xù)整數(shù)延遲量的變化，根據(jù)整數(shù)延遲量的變化對(duì)讀指針的讀出位置進(jìn)行 調(diào)整。當(dāng)延遲量不變化時(shí)，讀指針指向當(dāng)前采樣序列尾部采樣點(diǎn)（s a+3)的下個(gè)采樣點(diǎn)（sa+4)， 執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作，即如圖中讀指針2讀入Sa+4位置的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，讀入的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)排入采 樣序列尾部，采樣序列向頭部移動(dòng)一個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)(移動(dòng)后采樣序列的頭部采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)為 sa-3)。
[0086] 當(dāng)延遲量減小1時(shí)，不執(zhí)行任何操作，保持當(dāng)前輸出的采樣序列。
[0087] 當(dāng)延遲量減2時(shí)，讀指針指向當(dāng)前采樣序列頭部采樣點(diǎn)（Sa_4)的前一個(gè)采樣點(diǎn) (S a_5)，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作，即如圖中讀指針1讀入Sa_5位置的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，讀入數(shù)據(jù)排入采樣 序列的頭部，采樣序列向尾部移動(dòng)一個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)(移動(dòng)后采樣序列的尾部采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)為 Sa+2)。
[0088] 由此可以保證輸出的采樣序列為整體延遲整數(shù)延遲后的連續(xù)采樣序列。
[0089] 經(jīng)過(guò)整數(shù)延遲單元處理后得到的整數(shù)延遲后的連續(xù)采樣序列，送入分?jǐn)?shù)延遲單 元。分?jǐn)?shù)延遲單元中的FIR濾波器對(duì)連續(xù)采樣序列進(jìn)行FIR濾波，F(xiàn)IR系數(shù)表預(yù)先存入η 組具有分?jǐn)?shù)延遲效果的FIR系數(shù)，各組系數(shù)的分?jǐn)?shù)延遲以1/n采樣周期為步進(jìn)。其中以 Delay=X+l/4f為例，X為FIR濾波器整數(shù)基本延遲，f為1個(gè)采樣周期。
[0090] 根據(jù)分?jǐn)?shù)延遲量選擇對(duì)應(yīng)的FIR系數(shù)，進(jìn)行FIR濾波處理，從而達(dá)到提高延遲分辨 率的效果。
[0091] 在另一個(gè)實(shí)施例中以圖4中左邊的陣元B為例說(shuō)明其回波的整數(shù)延遲后的采樣序 列，在該例中以中心陣元A為基準(zhǔn)，左邊陣元B和中心陣元A對(duì)應(yīng)于各預(yù)想聚焦點(diǎn)的回波的 采樣值分別為 ：
[0092] 表1 :陣元B對(duì)應(yīng)的延遲量及延遲量變化表
[0093]

【權(quán)利要求】
1. 一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲的方法，其特征在于包括， 獲取陣元的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)； 獲取整數(shù)延遲量和分?jǐn)?shù)延遲量； 對(duì)所述整數(shù)延遲量進(jìn)行差分處理得到整數(shù)延遲量變化量； 根據(jù)所述整數(shù)延遲量變化量得到連續(xù)的整數(shù)延遲后的采樣序列； 根據(jù)所述分?jǐn)?shù)延遲量對(duì)所述采樣序列進(jìn)行分?jǐn)?shù)延遲處理，得到精確細(xì)分延遲后的采樣 點(diǎn)數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲的方法，其特征在于，在獲 取整數(shù)延遲量和分?jǐn)?shù)延遲量中還進(jìn)一步包括，根據(jù)所述獲取采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)的寫(xiě)指針的位置 加上所述整數(shù)延遲量得到讀指針的位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲的方法，其特征在于，所述 差分處理包括，計(jì)算陣元當(dāng)前整數(shù)延遲量和后續(xù)整數(shù)延遲量的變化得到所述整數(shù)延遲量變 化量，所述整數(shù)延遲量變化量為〇、1或2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲的方法，其特征在于，所述 根據(jù)所述整數(shù)延遲量變化量得到連續(xù)的整數(shù)延遲后的采樣序列中進(jìn)一步包括， 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為〇時(shí)，所述讀指針的位置向采樣序列尾部采樣點(diǎn)的下一個(gè) 采樣點(diǎn)移動(dòng)，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作，讀入的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)排入所述采樣序列的尾部，所述采樣序列 向頭部移動(dòng)一個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)； 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為1時(shí)，保持當(dāng)前采樣序列； 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為2時(shí)，所述讀指針的位置向采樣序列頭部采樣點(diǎn)的前一個(gè) 采樣點(diǎn)移動(dòng)，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作，讀入的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)排入所述采樣序列的頭部，所述采樣序列 向尾部移動(dòng)一個(gè)米樣點(diǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲的方法，其特征在于，所述 分?jǐn)?shù)延遲處理包括，預(yù)先存儲(chǔ)η組分?jǐn)?shù)延遲的系數(shù)，所述每一組分?jǐn)?shù)延遲系數(shù)以1/n采樣周 期為步進(jìn)。
6. -種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲裝置，其特征在于包括， 采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取單元，延遲量獲取單元，差分處理單元，整數(shù)延遲單元，分?jǐn)?shù)延遲單 元； 所述采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取單元用于獲取陣元采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)； 所述延遲量獲取單元用于獲取整數(shù)延遲量和分?jǐn)?shù)延遲量； 所述差分處理單元用于對(duì)所述整數(shù)延遲量進(jìn)行差分處理得到整數(shù)延遲量變化量； 所述整數(shù)延遲單元用于根據(jù)所述整數(shù)延遲量變化量得到連續(xù)的整數(shù)延遲后的采樣序 列； 所述分?jǐn)?shù)延遲單元用于根據(jù)所述分?jǐn)?shù)延遲量對(duì)所述采樣序列進(jìn)行分?jǐn)?shù)延遲處理，得到 精確細(xì)分延遲后的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲裝置，其特征在于所述整數(shù) 延遲單元根據(jù)所述獲取陣元采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)的寫(xiě)指針的位置加上所述整數(shù)延遲量得到讀指 針的位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲裝置，其特征在于所述差分 處理單元進(jìn)一步計(jì)算當(dāng)前整數(shù)延遲量和后續(xù)整數(shù)延遲量的變化得到所述整數(shù)延遲量變化 量，所述整數(shù)延遲量變化量為〇、1或2。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲裝置，其特征在于， 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為〇時(shí)，所述整數(shù)延遲單元將所述讀指針的位置向采樣序列 尾部采樣點(diǎn)的下一個(gè)采樣點(diǎn)移動(dòng)，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作，讀入的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)排入所述采樣序列 的尾部，所述采樣序列向頭部移動(dòng)一個(gè)采樣點(diǎn)； 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為1時(shí)，所述整數(shù)延遲單元保持當(dāng)前采樣序列； 當(dāng)所述整數(shù)延遲量變化量為2時(shí)，所述整數(shù)延遲單元將所述讀指針的位置向采樣序列 頭部采樣點(diǎn)的前一個(gè)采樣點(diǎn)移動(dòng)，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作，讀入的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)排入所述采樣序列 的頭部，所述采樣序列向尾部移動(dòng)一個(gè)采樣點(diǎn)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種超聲波探傷中動(dòng)態(tài)細(xì)分延遲裝置，其特征在于，預(yù)先存 儲(chǔ)η組分?jǐn)?shù)延遲的系數(shù)，所述分?jǐn)?shù)延遲單元根據(jù)所述每一組分?jǐn)?shù)延遲系數(shù)以1/n采樣周期 為步進(jìn)。
【文檔編號(hào)】G01N29/44GK104251886SQ201310258597
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】曹永超, 彭雪蓮, 楊長(zhǎng)江, 孫磊 申請(qǐng)人:北京時(shí)代之峰科技有限公司