工业探伤超声相控阵数字系统的设计

发布时间：2021-03-27 14:41

　　超声相控阵检测是一种广泛应用于医学图像和工业无损检测中先进的超声检测方法。本文在现有的32通道便携式探伤仪基础上,设计与实现了64通道新型台式工业探伤超声数字系统。主要工作如下:1.超声相控阵技术原理的研究。研究了超声波声场理论、超声波检测原理和超声成像检测技术理论,着重分析了超声发射接收原理、基本扫查方式、成像关键性指标,为后续数字系统的设计夯实理论基础。2.超声相控阵数字系统的方案设计。基于相关超声理论分析了64通道新型台式工业探伤超声数字系统的需求,设计了主从式数字系统架构并完成了系统协议制定和功能模块划分。根据系统架构设计了系统硬件平台,其中包括电源方案设计和高速数字电路仿真。最后对FPGA设计中复位设计、时钟设计、跨时钟域数据处理等三个方面进行深入的探讨,有利于提高后续数字系统FPGA设计的稳定性。3.超声相控阵数字系统的FPGA设计与实现。根据64通道超声数字系统设计的方案,首先基于FPGA内部PLL产生的四路相位偏移时钟实现了低复杂度2.5ns的延时精度。然后通过双端口RAM缓存超声回波信号并进行相应地址的读写控制,实现了信号的延时处理,将处理后的数据求和取平均即可实现声... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

超声波传播的指向性

旁瓣是减弱-20dB以外的区域。图2-1 超声波传播的指向性图2-2 超声波的声场(2)超声波的传播特性：介质的密度 和弹性模量 影响着超声波在介质中的传播速度，因此在不同介质中的声速不同，而波的折射和反射会由于传播速度的不同而产生。根据物理声学中的论述，在垂直入射的条件下，其反射率 为2 10 2 1rP Z ZRP Z Z (2.2)式中，rP 为反射波的声压，0P 为入射波的声压，1Z 为入射侧的声阻抗，2Z 为透射侧的声阻抗。透射率D为20 2 12dP ZDP Z Z (2.3)

图 2-3 相控阵声束偏转图2-4 相控阵声束聚焦声束的偏转 是一维线性阵列换能器通过改变发射延迟从而实现声束的偏转和迟时间 可由发射偏转延迟 和发射聚焦延迟 组成，聚焦声束

【参考文献】：
期刊论文
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[3]相控阵超声水浸C扫描自动检测系统的研制[J]. 周正干,李文涛,李洋,高翌飞.  机械工程学报. 2017(12)
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博士论文
[1]相控阵超声检测系统及其关键技术的研究[D]. 鲍晓宇.清华大学 2003

硕士论文
[1]相控阵超声信号动态变迹技术研究及实现[D]. 陈琳.西南交通大学 2014
[2]基于FPGA的16通道超声相控阵控制系统的研究[D]. 郑彪.西南交通大学 2014
[3]相控阵超声成像关键技术的FPGA设计与实现[D]. 沈祥华.南京航空航天大学 2012
[4]相控阵超声成像算法研究及系统设计[D]. 刘建.南京航空航天大学 2012
[5]超声相控阵检测关键技术的研究[D]. 程继隆.南京航空航天大学 2010
[6]手动超声相控阵检测成像算法研究[D]. 鞠洪涛.哈尔滨工业大学 2008
[7]超声相控阵探伤系统关键技术的研究[D]. 江帆.天津大学 2005



本文编号：3103684