一种超声波回波采集系统的制作方法

本发明涉及超声波回波采集领域，具体涉及一种超声波回波采集系统。

背景技术：

1、现有的超声波回波采集系统，主要存在以下问题：1.数据传输速率和效率不足：现有的高速数据采集系统在数据传输速率和效率方面存在瓶颈，尤其是对于大规模数据传输时，容易出现数据传输延迟和数据丢失。2.数据采集精度和同步性问题：多通道数据采集系统在采集精度和同步性方面可能存在不足，导致采集到的数据不能准确反映真实情况，尤其是在高频信号采集时容易出现同步误差。3.存储器管理和数据处理复杂：现有系统在管理大容量数据存储和处理方面复杂度较高，容易出现数据读取和写入瓶颈，影响系统整体性能。特别是在高速数据流环境下，存储器的有效管理是一个挑战。4.usb通信协议复杂性和稳定性：usb通信协议复杂，现有的usb传输模块在实际使用中可能面临稳定性问题，尤其是在高速数据传输时，可能会出现传输错误和数据损坏。5.数据分析和处理工具不足：现有的测试和测量系统在数据分析和处理工具上有所不足，缺乏灵活性和高效性，无法满足实时数据处理和分析的需求。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种技术方案：

2、一种超声波回波采集系统，包括超声波收发模块、回波信号处理模块、数据传输模块、上位机；

3、超声波收发模块用于发出超声波信号以及接收原始回波信号；

4、回波信号处理模块包括可变增益放大电路、差分驱动电路、模数转换电路、先入先出缓存电路、主控制器模块；

5、其中，可变增益放大电路用于从超声波收发模块接收原始回波信号，并对原始回波信号进行放大处理，得到放大回波信号；放大倍数受主控制器模块的控制信号控制；

6、差分驱动电路用于接收放大回波信号，并将放大回波信号转化为差分信号；

7、模数转换电路用于接收差分信号，并对差分信号采样并转换为数字信号且采样率固定；

8、主控制器模块用于向可变增益放大电路发出控制信号，以调节可变增益放大电路的放大倍数；主控制器模块还用于通过先入先出缓存电路接收模数转换电路的数字信号；当需要调整数字信号的采样率时，主控制器模块内部通过对数字信号进行抽取重采样的方法实现；

9、数据传输模块用于在主控制器模块与上位机之间传输数据；

10、上位机用于通过数据传输模块接收主控制器模块的数字信号以及向主控制器模块发出命令以调节数字信号的采样率或可变增益放大电路的放大倍数。

11、优选的，先入先出缓存电路包括异步的写fifo、读fifo；还包括sdram控制器、sdram；其中，写fifo负责将模数转换电路的数字信号缓存，再由sdram控制器读取并存储到sdram中；读fifo负责缓存从sdram中读取的数据，并在sdram控制器的控制下输出给主控制器模块。

12、优选的，当写fifo缓存的数据量大于一次突发写入的数据量时，则停止缓存模数转换电路的数字信号；当读fifo缓存的数据量小于读fifo缓存容量的一半时，则停止向主控制器模块输出数据。

13、优选的，超声波收发模块包括steval-ime011v2。

14、优选的，可变增益放大电路采用ad604芯片作为信号放大芯片；

15、优选的，差分驱动电路使用ad8138芯片作为处理芯片

16、优选的，模数转换电路通过acm1030模块实现模数转换。

17、优选的，主控制器模块使用ep4ce10芯片作为控制芯片。

18、优选的，数据传输模块通过使用fx2实现数据传输。

19、有益效果：

20、1、在模数转换电路中采用固定的采样率，不使用改变时钟频率的方式来改变采样率；在需要调整采样率时，在主控器模块内部通过对数字信号进行抽取重采样的方法实现，可以避免因时钟频率太低，影响adc芯片内部采样保持电路的工作情况，导致采样误差偏大。

21、2、通过上位机的pyusb工具向主控制器模块发出命令，可以灵活地设置模数转换的采样率和增益等关键参数。这种灵活性确保了数据采集过程的可控性和适应性，尤其在实验条件变化时能够快速调整，避免了传统技术中繁琐的硬件配置过程。

技术特征：

1.一种超声波回波采集系统，其特征在于，包括超声波收发模块、回波信号处理模块、数据传输模块、上位机；

2.根据权利要求1所述的一种超声波回波采集系统，其特征在于，先入先出缓存电路包括异步的写fifo、读fifo；还包括sdram控制器、sdram；其中，写fifo负责将模数转换电路的数字信号缓存，再由sdram控制器读取并存储到sdram中；读fifo负责缓存从sdram中读取的数据，并在sdram控制器的控制下输出给主控制器模块。

3.根据权利要求2所述的一种超声波回波采集系统，其特征在于，当写fifo缓存的数据量大于一次突发写入的数据量时，则停止缓存模数转换电路的数字信号；当读fifo缓存的数据量小于读fifo缓存容量的一半时，则停止向主控制器模块输出数据。

4.根据权利要求1所述的一种超声波回波采集系统，其特征在于，超声波收发模块包括steval-ime011v2。

5.根据权利要求1所述的一种超声波回波采集系统，其特征在于，可变增益放大电路采用ad604芯片作为信号放大芯片。

6.根据权利要求1所述的一种超声波回波采集系统，其特征在于，差分驱动电路使用ad8138芯片作为处理芯片。

7.根据权利要求1所述的一种超声波回波采集系统，其特征在于，模数转换电路通过acm1030模块实现模数转换。

8.根据权利要求1所述的一种超声波回波采集系统，其特征在于，主控制器模块使用ep4ce10芯片作为控制芯片。

9.根据权利要求1所述的一种超声波回波采集系统，其特征在于，数据传输模块通过使用fx2实现数据传输。

技术总结
本发明涉及超声波回波采集领域，具体涉及一种超声波回波采集系统，包括超声波收发模块、回波信号处理模块、数据传输模块、上位机；回波信号处理模块包括可变增益放大电路、差分驱动电路、模数转换电路、先入先出缓存电路、主控制器模块；上位机用于通过数据传输模块接收主控制器模块的数字信号以及向主控制器发出命令以调节数字信号的采样率或可变增益放大电路的放大倍数。在模数转换电路中采用固定的采样率，不使用改变时钟频率的方式来改变采样率；在需要调整采样率时，在主控器模块内部通过对数字信号进行抽取重采样的方法实现，可以避免因时钟频率太低，影响ADC芯片内部采样保持电路的工作情况，导致采样误差偏大。

技术研发人员：王修来,李龙飞,张玉韬,马宁玲,姜峰,付新彦,王俊,魏柏淳,崔娉,叶华珍,王奕凡
受保护的技术使用者：中国人民解放军东部战区总医院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17