基于回波峰值的高速实时声学测温DSP+FPGA系统

本文档主要探讨了一种创新的回波峰值特征声学测温系统，结合了数字信号处理(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)技术，旨在解决声学测温在高精度、实时性和抗干扰性方面的挑战。该系统的设计重点在于利用高速ADC模数转换器采集声波信号，通过FPGA对数据进行高效缓存和预处理，然后由DSP作为运算核心，对声波飞行时间（ToF）进行精确测量。这种方法依赖于回波峰值统计分析，能够实时捕捉到声波穿越介质时的温度变化。 作者徐光宇、熊庆宇、贾睿玺和张瑞，来自重庆大学自动化学院和软件学院，他们针对传统声学测温方法如峰值检测法和互相关法的局限性，提出了一种适应嵌入式系统的高效算法。相比于这些传统方法，新系统的优势在于运算速度更快，抗干扰能力更强，能够有效应对实时温度监测的需求，特别适合于工业环境中的温度监控和控制。 文章的关键技术包括声学测温原理、回波峰值检测技术、以及DSP和FPGA的协同工作。回波峰值是声波传播过程中遇到物体后返回的信号强度最高点，其与声波飞行时间成正比，因此通过精确测量回波峰值，可以推算出声波穿越介质的时间，进而计算出温度。这种测温方式无需接触被测对象，具有非破坏性和无损性。 此外，使用FPGA作为数据缓存和预处理单元，可以实现实时数据处理，提高整个系统的响应速度。而DSP则负责复杂的数学运算和数据分析，确保测温精度。本文的研究成果以电子技术应用期刊为平台发表，并提供了中英文引用格式，以供业界同仁参考和进一步研究。 本文介绍的回波峰值特征声学测温及DSP+FPGA测温系统代表了一种先进的温度测量技术，具有很高的实际应用价值，尤其是在需要高精度、实时性和抗干扰性的领域，如制造业、能源管理或环境监测。