一种超声无损检测系统的制作方法

本技术涉及无损检测，特别是一种超声无损检测系统。

背景技术：

1、超声无损检测是指发射超声波信号进入待测工件，如待测工件存在缺陷，超声波与缺陷相互作用，使得超声波的传播方向或特征发生改变，通过检测、处理和分析超声回波信号，便可评估待测工件表面、内部是否存在缺陷，并确认缺陷的特性。超声无损检测是在不损害或不影响待测工件的使用性能的前提下检测其是否存在缺陷，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定待测工件所处的技术状态，是一种广受欢迎的检测方式。待测工件的材料可以是金属、非金属和复合材料。

2、现有的超声无损检测技术，存在以下不足：

3、一是超声波在待测工件中存在散射、介质吸收、声束扩散的现象，导致能量随着距离的增大而减小，而超声波探头的激励端发射的能量较低，即便牺牲超声回波信号的放大电路的硬件成本来提高能量，待测工件的检测深度依旧受限，检测的准确性依旧受到影响；

4、二是由于超声回波信号经信号处理后依旧存在白噪声和结构噪声，白噪声是距离回波信号中的有效信号较远，而结构噪声与有效噪声同频，二者的存在引发许多杂波，降低了超声回波信号的信噪比，导致检测结果出现偏差，进而影响检测的准确性。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种超声无损检测系统，为解决现有技术存在的检测准确性低的问题提供硬件支持。

2、本实用新型通过以下技术方案解决技术问题：

3、一种超声无损检测系统,包括asic模块、第一脉冲激励模块、第二脉冲激励模块、差分式超声波探头、回波信号处理模块、模数转换模块以及数字信号处理模块；

4、所述第一脉冲激励模块的输入端与所述asic模块连接，所述第一脉冲激励模块的输出端与所述差分式超声波探头的一路输入端连接；所述第二脉冲激励模块的输入端与所述asic模块连接，所述第二脉冲激励模块的输出端与所述差分式超声波探头的另一路输入端连接；所述差分式超声波探头向外部待测工件发射超声波信号，并接收由外部待测工件返回的超声回波信号；所述超声回波信号输入至所述回波信号处理模块，所述回波信号处理模块的控制端与所述asic模块连接，所述回波信号处理模块的输出端与所述模数转换模块的输入端连接；所述模数转换模块的输出端与所述数字信号处理模块的输入端连接，所述数字信号处理模块的输出端与所述asic模块连接。

5、进一步地，所述第一脉冲激励模块与所述第二脉冲激励模块的电路结构相同；在所述第一脉冲激励模块中，包括第一boost升压电路、第一电荷泵电路和第一开关电路；所述第一boost升压电路的输入端与所述asic模块连接，所述第一boost升压电路的输出端经所述第一电荷泵电路、第一开关电路与所述差分式超声波探头的一路输入端连接。

6、进一步地，所述回波信号处理模块包括限幅电路、差分/单端转换电路、带通滤波电路、程控放大电路、低通滤波电路以及单端/差分转换电路；所述差分式超声波探头输出所述超声回波信号至所述限幅电路，所述限幅电路的输出端与所述差分/单端转换电路的输入端连接；所述差分/单端转换电路的输出端与所述带通滤波电路的输入端连接，所述带通滤波电路的控制端与所述asic模块连接，所述带通滤波电路的输出端与所述程控放大电路的输入端连接；所述程控放大电路的控制端与所述asic模块连接，所述程控放大电路的输出端与所述低通滤波电路的输入端连接，所述低通滤波电路的输出端与所述单端/差分转换电路的输入端连接，所述单端/差分转换电路的输出端与所述模数转换模块的输入端连接。

7、进一步地，所述数字信号处理模块包括数字滤波器和小波变换滤波器；所述模数转换模块的输出端与所述数字滤波器的输入端连接，所述数字滤波器的输出端与所述小波变换滤波器的输入端连接；所述小波变换滤波器的输出端与所述asic模块连接。

8、进一步地，所述数字滤波器为4阶iir数字滤波器。

9、进一步地，所述小波变换滤波器的小波基为db8，分解级数为5级，量化定点乘法级数为8级。

10、进一步地，所述程控放大电路包括至少2级放大子电路；各个放大子电路串联；为每个放大子电路并联1个钳位电路。

11、本实用新型的优点与效果是：

12、以差分的形式向超声波探头输入两路激励信号，使得发射端的激励电压成倍增加，发射端的超声波能量随之增加，接收端超声回波信号的幅值也随之增大，这种从根源上提升激励能量和接收能量的方式，使得后期的信号处理环节的放大倍数也能成倍增加，进而提高检测深度，提升检测准确度；超声回波信号经信号处理后进行模数转换后增加数字信号处理环节，抑制超声回波信号中的白噪声和结构噪声，提升信噪比，使得缺陷回波更为明显，从而提升检测准确度。

技术特征：

1.一种超声无损检测系统,其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种超声无损检测系统,其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种超声无损检测系统,其特征在于：所述数字滤波器为4阶iir数字滤波器。

4.根据权利要求1所述的一种超声无损检测系统,其特征在于：所述小波变换滤波器的小波基为db8，分解级数为5级，量化定点乘法级数为8级。

5.根据权利要求2所述的一种超声无损检测系统,其特征在于：所述程控放大电路包括至少2级放大子电路；各个放大子电路串联；为每个放大子电路并联1个钳位电路。

技术总结
本技术提供的一种超声无损检测系统，以差分的形式向超声波探头输入两路激励信号，使得发射端的激励电压成倍增加，发射端的超声波能量随之增加，接收端超声回波信号的幅值也随之增大，这种从根源上提升激励能量和接收能量的方式，使得后期的信号处理环节的放大倍数也能成倍增加，进而提高检测深度，提升检测准确度；超声回波信号经信号处理后进行模数转换后增加数字信号处理环节，抑制超声回波信号中的白噪声和结构噪声，提升信噪比，使得缺陷回波更为明显，从而提升检测准确度。

技术研发人员：范霞,张红,马存义,温守轰,黄星
受保护的技术使用者：桂林师范高等专科学校
技术研发日：20221229
技术公布日：2024/1/12