1.一種超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置,其中超聲波檢測裝置中包括斜向安裝于被測物體兩側的超聲波第一探頭和超聲波第二探頭;其特征在于,信號電路延遲時間的檢測裝置包括微處理器、皮秒級計時芯片、波形整形電路、控制門電路、濾波放大電路、過零檢測電路、與門電路、第一計數器、第二計數器、第三計數器、第一連接轉換開關和第二連接轉換開關;
所述第一連接轉換開關包括第一觸點、第二觸點和第三觸點,所述第一連接轉換開關的控制端連接微處理器,通過微處理器控制第一觸點、第二觸點和第三觸點中其中兩個觸點連接;所述第二連接轉換開關包括第四觸點、第五觸點和第六觸點,所述第二連接轉換開關的控制端連接微處理器,通過微處理器控制第四觸點、第五觸點和第六觸點中其中兩個觸點連接;第一連接轉換開關的第三觸點和第二連接轉換開關的第六觸點連接;
所述皮秒級計時芯片的數據IO端口連接微處理器,通過數據IO端口接收微處理發送的控制指令以及發送計時結果至微處理器;所述皮秒級計時芯片的啟動計時信號輸入端連接微處理器,微處理器通過啟動計時信號輸入端發送啟動計時信號至皮秒級計時芯片,啟動皮秒級計時芯片開始計時;所述皮秒級計時芯片的脈沖信號輸出端連接波形整形電路的輸入端,波形整形電路的輸出端分別連接第一計數器的輸入端和第三計數器的輸入端,通過第一計數器和第三計數器分別對波形整形電路輸出的脈沖信號進行計數;
所述控制門電路輸入端分別連接皮秒級計時芯片的脈沖信號輸出端、第一計數器的輸出端以及微處理器與皮秒級計時芯片的啟動計時信號輸入端連接的一端;所述控制門電路的輸出端通過驅動放大電路連接第一連接轉換開關的第一觸點,所述第一連接轉換開關的第二觸點連接超聲波第一探頭;所述控制門電路在接收到微處理器發送的啟動計時信號且第一計數器的計數未達到第一計數限值時,將皮秒級計時芯片輸出的脈沖信號傳送至驅動放大電路;
超聲波第二探頭連接第二連接轉換開關的第五觸點,第二連接轉換開關的第四觸點連接濾波放大電路的輸入端,濾波放大電路的輸出端連接過零檢測電路的輸入端,過零檢測電路的輸出端和波形整形電路的輸出端分別連接與門電路的兩個輸入端;
所述與門電路的輸出端連接第二計數器的輸入端,通過第二計數器為與門電路輸出的脈沖信號進行計數;第三計數器的輸出端連接第二計數器的計數控制端,通過第三計數器的輸出信號控制第二計數器停止計數;
所述第二計數器中最低位狀態輸出端連接第三計數器的計數控制端,通過第二計數器啟動第三計數器開始計數;
第二計數器的輸出端連接皮秒級計時芯片的停止計時信號輸入端,在第二計數器計數達到第二計數限值時,皮秒級計時芯片通過停止計時信號輸入端接收到停止計時信號。
2.根據權利要求1所述的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置,其特征在于,所述濾波放大電路的輸出端通過幅度采集電路連接微處理器。
3.根據權利要求1所述的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置,其特征在于,所述皮秒級計時芯片的型號為TDC-GP2;所述微處理器為MSP430單片機。
4.一種基于權利要求1所述的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置實現的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測方法,其特征在于,步驟如下:
S1、微處理器發送啟動計時信號至控制門電路和皮秒級計時芯片,皮秒級計時芯片接收到啟動計時信號后開始計時;同時皮秒級計時芯片脈沖信號輸出端發送的脈沖信號通過波形整形電路整形后分別發送至第一計數器、第三計數器和與門電路;同時微處理器控制第一連接轉換開關的第一觸點和第二觸點連接,第一連接轉換開關的第四觸點和第五觸點連接;
S2、第一計數器接收到波形整形電路發送的信號后開始計數,控制門電路在接收到微處理器發送的啟動計時信號且第一計數器計數未達到第一計數限值時,將皮秒級計時芯片發射的脈沖信號傳送至驅動放大電路,通過驅動放大電路后發送至超聲波第一探頭,由超聲波第一探頭發射超聲波信號;在第一計數器計數達到第一計數限值時,控制門電路停止將皮秒級計時芯片發送的脈沖信號傳送至驅動放大電路,超聲波第一探頭停止發射超聲波信號;
S3、超聲波第一探頭發射的超聲信波號通過被測物體后到達超聲波第二探頭,此時一次超聲回波信號由超聲波第二探頭接收后發送至濾波放大電路,濾波放大電路進行濾波放大處理后發送至過零檢測電路,過零檢測電路進行過零檢測后的信號發送至與門電路;與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發送的信號后,對兩個輸入端輸入的信號進行與運算,并將運算結果發送到第二計數器,由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數;第二計數器開始計數后,啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數,當第三計數器的計數達到第三計數限值時,控制第二計數器關閉,停止計數;當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時,皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發送的第一停止計時信號,皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第一停止計時信號計算出第一計時結果T1,然后將第一計時結果T1發送至微處理器;
S4、在第二計數器發送第一停止計時信號至皮秒級計時芯片后,第二計數器和第三計數器清零,等待超聲波第二探頭反射后產生的二次超聲回波信號的到來;同時微處理器控制第一連接轉換開關的第二觸點和第三觸點連接,第二連接轉換開關的第四觸點和第六觸點連接;在二次超聲回波信號由超聲波第一探頭接收后,發送至濾波放大電路,濾波放大電路進行濾波放大處理后發送至過零檢測電路,過零檢測電路進行過零檢測后的信號發送至與門電路;與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發送的信號后,對兩個輸入端輸入的信號進行與運算,并將運算結果發送到第二計數器,由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數;第二計數器開始計數后,啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數,當第三計數器的計數達到第三計數限值時,控制第二計數器關閉,停止計數;當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時,皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發送的第二停止計時信號,皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第二停止計時信號計算出第二計時結果T2,然后將第二計時結果T2發送至微處理器;
S5、在第二計數器發送第二停止計時信號至皮秒級計時芯片后,第二計數器和第三計數器清零,等待依次經超聲波第二探頭和超聲波第一探頭反射后產生的三次超聲回波的到來;同時微處理器控制第二連接轉換開關的第五觸點和第四觸點連接;在三次超聲回波信號被超聲波第二探頭接收后,發送至濾波放大電路,濾波放大電路進行濾波放大處理后發送至過零檢測電路,過零檢測電路進行過零檢測后的信號發送至與門電路;與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發送的信號后,對兩個輸入端輸入的信號進行與運算,并將運算結果發送到第二計數器,由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數;第二計數器開始計數后,啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數,當第三計數器的計數達到第三計數限值時,控制第二計數器關閉,停止計數;當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時,皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發送的第三停止計時信號,皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第三停止計時信號計算出第三計時結果T3,然后將第三計時結果T3發送至微處理器;
S6、微處理器根據第一計時結果T1、第二計時結果T2和第三計時結果T3計算出信號在電路中的延遲時間τ:
τ=T1+T2-T3。
5.根據權利要求4所述的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測方法,其特征在于,第一計數器的第一計數限值、第二計數器的第二計數限值、第三計數器的第三計數限值相同。
6.一種超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置,其中超聲波檢測裝置中包括垂直安裝于被測物體兩側的超聲波發射探頭和超聲波接收探頭;其特征在于,信號電路延遲時間的檢測裝置包括微處理器、皮秒級計時芯片、波形整形電路、控制門電路、濾波放大電路、過零檢測電路、與門電路、第一計數器、第二計數器和第三計數器;
所述皮秒級計時芯片的數據IO端口連接微處理器,通過數據IO端口接收微處理發送的控制指令以及發送計時結果至微處理器;所述皮秒級計時芯片的啟動計時信號輸入端連接微處理器,微處理器通過啟動計時信號輸入端發送啟動計時信號至皮秒級計時芯片,啟動皮秒級計時芯片開始計時;所述皮秒級計時芯片的脈沖信號輸出端連接波形整形電路的輸入端,波形整形電路的輸出端分別連接第一計數器的輸入端和第三計數器的輸入端,通過第一計數器和第三計數器分別對波形整形電路輸出的脈沖信號進行計數;
所述控制門電路輸入端分別連接皮秒級計時芯片的脈沖信號輸出端、第一計數器的輸出端以及微處理器與皮秒級計時芯片的啟動計時信號輸入端連接的一端;所述控制門電路的輸出端通過驅動放大電路連接超聲波發射探頭;所述控制門電路在接收到微處理器發送的啟動計時信號且第一計數器的計數未達到第一計數限值時,將皮秒級計時芯片輸出的脈沖信號傳送至驅動放大電路,通過驅動放大電路后發送至超聲波發射探頭;
超聲波接收探頭通過濾波放大電路連接過零檢測電路的輸入端,過零檢測電路的輸出端和波形整形電路的輸出端分別連接與門電路的兩個輸入端;
所述與門電路的輸出端連接第二計數器的輸入端,通過第二計數器為與門電路輸出的脈沖信號進行計數;第三計數器的輸出端連接第二計數器的計數控制端,通過第三計數器的輸出信號控制第二計數器停止計數;
所述第二計數器中最低位狀態輸出端連接第三計數器的計數控制端,通過第二計數器啟動第三計數器開始計數;
第二計數器的輸出端連接皮秒級計時芯片的停止計時信號輸入端,在第二計數器計數達到第二計數限值時,皮秒級計時芯片通過停止計時信號輸入端接收到停止計時信號。
7.根據權利要求6所述的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置,其特征在于,所述濾波放大電路的輸出端通過幅度采集電路連接微處理器。
8.根據權利要求6所述的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置,其特征在于,所述皮秒級計時芯片的型號為TDC-GP2;所述微處理器為MSP430單片機。
9.一種基于權利要求6所述的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置實現的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測方法,其特征在于,步驟如下:
S1、微處理器發送啟動計時信號至控制門電路和皮秒級計時芯片,皮秒級計時芯片接收到啟動計時信號后開始計時;同時皮秒級計時芯片脈沖信號輸出端發送的脈沖信號通過波形整形電路整形后分別發送至第一計數器、第三計數器和與門電路;
S2、第一計數器接收到波形整形電路發送的信號后開始計數,控制門電路在接收到微處理器發送的啟動計時信號且第一計數器計數未達到第一計數限值時,將皮秒級計時芯片發射的脈沖信號傳送至驅動放大電路,通過驅動放大電路后發送至超聲波發射探頭,由超聲波發射探頭發射超聲波信號;在第一計數器計數達到第一計數限值時,控制門電路停止將皮秒級計時芯片發送的脈沖信號傳送至驅動放大電路,超聲波發射探頭停止發射超聲波信號;
S3、超聲波發射探頭發射的超聲信波號通過被測物體后到達超聲波接收探頭,此時一次超聲回波信號由超聲波接收探頭接收后發送至濾波放大電路,濾波放大電路進行濾波放大處理后發送至過零檢測電路,過零檢測電路進行過零檢測后的信號發送至與門電路;與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發送的信號后,對兩個輸入端輸入的信號進行與運算,并將運算結果發送到第二計數器,由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數;第二計數器開始計數后,啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數,當第三計數器的計數達到第三計數限值時,控制第二計數器關閉,停止計數;當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時,皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發送的第一停止計時信號,皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第一停止計時信號計算出第一計時結果X1,然后將第一計時結果X1發送至微處理器;
S4、在第二計數器發送第二停止計時信號至皮秒級計時芯片后,第二計數器和第三計數器清零,等待依次經超聲波接收探頭和超聲波發射探頭反射后產生的三次超聲回波信號的到來;在三次超聲回波信號被超聲波接收探頭接收后,發送至濾波放大電路,濾波放大電路進行濾波放大處理后發送至過零檢測電路,過零檢測電路進行過零檢測后的信號發送至與門電路;與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發送的信號后,對兩個輸入端輸入的信號進行與運算,并將運算結果發送到第二計數器,由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數;第二計數器開始計數后,啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數,當第三計數器的計數達到第三計數限值時,控制第二計數器關閉,停止計數;當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時,皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發送的第二停止計時信號,皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第二停止計時信號計算出第二計時結果X2,然后將第二計時結果X2發送至微處理器;
S5、微處理器根據第一計時結果X1、第二計時結果X2計算出信號在電路中的延遲時間τ:
τ=(3X1–X2)/2。
10.根據權利要求9所述的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測方法,其特征在于,第一計數器的第一計數限值、第二計數器的第二計數限值、第三計數器的第三計數限值相同。