混凝土建筑作为现代基建的首选材料,其结构强度与人民的生命财产安全息息相关,因此针对混凝土结构检测仪器的研发也成为工程界竞相研究的热点。而决定混凝土检测仪性能的两个关键因素就是数据采集系统的精确度和数据处理及成像算法的可靠性。因此对该混凝土超声层析成像检测仪的研制也将从这两个方面展开。该混凝土超声层析成像检测仪的数据采集系统选用TEXAS INSTRUMENTS公司的16bit、最大采样频率10MHz的模数转换芯片ADS1605作为该系统的核心器件。为了保证模数转换的精确度和灵敏度,在该模数转换电路输入端设计有由两片低失真、全差分放大器ADA4940-1和一片可变增益放大器AD8338组成的信号调理电路,将超声波探头接收到的信号进行放大、滤波处理。而对整个数据采集系统的控制是由FPGA实现的,具体的,采用Verilog硬件描述语言完成了采样控制器和FIFO接口的设计,并通过Avalon总线与FPGA软核Nios II相连。另外考虑到数据传输的可靠性和提高传输速度,在FPGA内,用FIFO对数据进行缓冲并通过DMA搬运至SDRAM中。数据处理和成像算法是由S5P6818为核心的ARM处理器搭载Android系统构成的,包括Android驱动设计和数据处理及成像应用程序设计。对于Android驱动设计主要完成了对字符型设备一般架构和Linux内核终端设备串口驱动的研究。对于数据处理及成像应用程序设计,在应用程序UI设计中为用户提供了良好的交互界面并为后续数据处理算法预设接口。最后采用Snell射线追踪技术确定超声波在待测混凝土中的传播路径,用SIRT迭代算法实现待测混凝土截面的二维重建。采用串口通讯技术实现了数据采集系统和数据处理及成像应用程序间的通讯,为了确保数据传输的可靠性,设计了串口通讯协议,并选用CRC16校验码完成数据校验。在实验室分别对该数据采集系统和数据处理及成像应用程序的成像效果进行了测试。实验证明,该混凝土超声层析成像检测仪基本实现了数字式超声波检测设备的基本功能,且灵敏度不大于44.6u V、动态范围为77d B,可匹配超声波探头频率带宽10k Hz-750k Hz。但由于对待测混凝土网格划分过大、反演成像算法还有待改进等问题,导致二维截面成像效果仍有待提高。