超声检测的正交互补Golay码编解码技术与应用研究

发布时间：2020-07-07 18:57

【摘要】：编码激励技术是提高超声检测中探测距离与测量分辨力的关键,在所有编码码型中,只有正交互补Golay码能达到理想解码效果。为提高超声检测效率,论文以“超声检测的正交互补Golay码编解码技术与应用研究”为题,重点研究正交互补Golay码基础理论、多元正交互补Golay码编解码技术、准单次多元正交互补Golay码编解码技术实现方案等问题,对提高编码效率、信噪比、灵活性与可实施性具有重要的学术价值和实际意义,研究得到国家重大科学仪器设备开发专项(2013YQ230575)资助。论文研究超声检测的正交互补Golay码编解码技术与应用,从二元码激励方法、多元码激励方法两方面,综述国内外研究进展,确定研究内容。论文主要工作包括:(1)研究正交互补Golay码激励方案。根据正交互补Golay码的性质和A、B序列对的码元相互关系分别提出通项递推法、交叉内插法两种易于在FPGA中实现的正交互补Golay码合成方法;从合成、发射、接收三大模块分析硬件电路架构,完成硬件搭建;并从编码增益、激励效率两方面研究分析编码激励的性能,为正交互补Golay码合成的多元编码激励技术提供基础。(2)研究基于正交互补Golay多元码激励编解码技术。在编码原理研究方面,对发射模块涉及的基波生成模块、码元R倍内插器、卷积调幅、调相器进行详细研究;在解码原理研究方面,提出基于匹配、非匹配滤波两种解码方案;分析匹配滤波器脉冲压缩解码性能,对解码后回波旁瓣与主瓣峰值关系进行衡量,分析表明,PSNL越小,信噪比越高。(3)提出准单次多元正交互补Golay码编解码技术。研究正交互补Golay多元码激励模块化实现过程,实现多元码生成、调幅、调相和编码激励,通过软件算法实现准单次编码激励与解码,提高发射效率;提出时域反卷积法、频域解码法实现双次到单次激励码转换,进一步提高解码信噪比,并采用PNSL、HDL语言、消耗时间等参数综合评估解码性能。(4)通过Field II软件、ModelSim组件对准单次多元正交互补Golay码激励技术进行超声收发系统功能设计与硬件实现RTL级仿真,搭建测试平台,对应用单位提供的玻璃钢航天材料缺陷样件进行检测,检验该超声编码激励方案可实施性与有效性。实验结果表明,采用准单次多元正交互补Golay码进行扫描图像具有较高的清晰度,缺陷轮廓清晰,孔径大小比例(2:5:10)与实际一致性好,并具有较高信噪比,对工件缺陷检查结果提供可靠的评价标准。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB559
【图文】：

框图,模块,波束合成,增益放大器

三级(AD8131)实现单端到差分转换，使得回波信号能直接驱动差分 ADC，通过不同的增益放大器组合，能有效提高硬件系统的稳定性及信噪比。下面(2)~(6)部分都是基于数图2-4 编码激励硬件电路图解码模块滤波器组模块解卷积模块解码滤波器矢量求和模块波束合成模块接收模拟电路图 2-5 解码模块系统框图

扫描图像,玻璃钢材料,超声无损检测,小比例

查结果分别如图(e)、(f)所示，图(e)由经 Gol图，可以看出，采用 Golay 码进行扫描图像小比例(2:5:10)和实际较一致。(a) 超声无损检测系统 (c) 大功率超声发射仪器

【参考文献】