超聲回波信號檢測的抗混疊設計

摘 要： 波形離散采樣所產生的混疊問題是超聲檢測中所要關注的重要問題之一，容易被人忽視，處理不好可能會得到完全錯誤的結果。針對超聲波信號處理中的混疊現象，進行了抗混疊硬件設計。超聲回波信號采用射頻變壓器轉換為差分信號，通過設計的窄帶接口進行抗混濾波處理，最終輸入到AD9233實現過采樣。仿真實驗結果表明該設計可有效改善信號頻帶的混疊現象。

關鍵詞： 抗混濾波； 阻抗匹配； 超聲檢測； 過采樣； 頻帶混疊

中圖分類號： TN911.7?34； TB553 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）09?0067?04

0 引 言

超聲波檢測因具有實現簡單、對人體無危害、檢測速度快等優點[1]，而被廣泛應用在交通[2?3]、塑料工業[4]、航空維修[5]等領域中。

超聲檢測通過對回波信號的分析，對被檢材料進行評估。然而，在超聲采樣過程中，超聲回波信號中常會伴隨著高頻噪聲。若采樣頻率小于兩倍的噪聲頻率，在數字信號處理過程中，噪聲頻帶會通過“鏡像”的方式混入有用頻帶，導致波形失真[6]。對失真的波形進行分析可能導致漏檢、誤檢等情況。在科學技術和制造技術高速發展的今天，傳統的設備正向運行速度快、工作時間長、自動化程度高等方向發展，如果在檢測過程中出現誤檢、漏檢的情況，往往會帶來重大的財產損失與人員傷亡。

針對超聲回波信號可能出現的頻帶“混疊”現象，本文設計了高速模數轉換器AD9233、窄帶接口以及相關外圍硬件電路對這種頻帶“混疊”現象進行抑制。窄帶接口在這里主要實現抗混濾波、阻抗匹配以及諧振匹配的作用。……