基于FRI的编码超声信号稀疏采样方法研究
发布时间：2021-06-06 04:30
由单个脉冲激励的超声信号具备有限新息率信号特征,能够对其进行稀疏采样,进而从稀疏采样数据中准确恢复出原信号的关键信息参数,可以有效降低脉冲类超声信号的A/D采样速率,减少采集数据量,在超声检测领域有着广泛的应用。而编码激励超声能够有效提高检测信号的平均声功率而不增加发射电压,并提高检测范围与信噪比,在超声检测领域也有广泛的应用。但编码超声信号波形结构复杂,不具备有限新息率信号特征,因此无法直接应用基于有限新息率的采样理论对其进行稀疏采样,制约了其应用领域的拓展。针对这一现状,论文在研究编码超声信号特点与有限新息率稀疏采样理论的基础上,提出了一种适用于编码超声信号的有限新息率稀疏采样框架,推导其理论体系,并通过自行设计的硬件电路实现了这一框架。论文首先分析了现有的有限新息率稀疏采样理论,对目前脉冲类超声信号有限新息率采样体系进行了归纳和总结。建立了编码超声信号的数学模型,通过理论研究和仿真手段分析了编码超声信号的时频特征、激励方式以及换能器响应信号的特性。结合在缺陷检测领域对回波信号参数的要求,提出了一种基于高阶矩提取的编码超声回波信号脉冲流转换方法,将编码超声回波信号转换为有限新息率信...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
阵列脉冲超声信号FRI采样预处理硬件电路
基于FRI的编码超声信号稀疏采样方法研究10图1.6阵列脉冲超声信号FRI采样预处理硬件电路Fig.1.6ArraypulsedultrasonicsignalsFRIsamplingpreprocessingcircuit图1.7基于Elliptic-LPF的阵列脉冲超声信号FRI采样核电路Fig.1.7FRIsamplingkernelcircuitofarraypulsedultrasonicsignalsbasedonElliptic-LPF1.4论文主要研究内容与章节安排FRI稀疏采样作为一种新型A/D采样理论，能够突破奈奎斯特采样频率的限制，以更低的A/D采样速率、更少的采集数据量准确重构被采样信号的关键信息参数，将其在超声检测领域当中进行应用，能够有效解决高频、宽频带以及多传感器阵列长时间大范围超声检测场合因A/D采样速率过高、采集数据量过大造成数据采集、存储与传输困难这一技术瓶颈。然而目前超声信号的FRI采样研究主要还是面向单脉冲激励形式，编码超声信号不具备FRI信号的特性，不满足
基于FRI的编码超声信号稀疏采样方法研究56第五章编码超声信号脉冲流构建硬件实现电路设计编码超声信号的高阶矩具有有限个信息自由度，可以用FRI稀疏采样构架对其进行采样，但如果用数据后处理方法实现，必然导致后续数字信号处理复杂度增加，实时处理的时效性降低。为此，需要设计一套模拟信号处理电路，根据编码超声信号的高阶矩转换过程，通过模拟电路直接将编码超声信号在A/D采样前转换成高阶矩信号。根据4.2节中基于高阶矩的编码超声信号脉冲流构建方法，设计硬件实现电路结构框图如图5.1所示。图5.1编码超声信号脉冲流构建硬件电路结构框图Fig.5.1Blockdiagramofthecodedultrasonicsignalpulsestreamstructurehardwarecircuit所设计的编码超声信号脉冲流构建硬件实现电路主要包括回波接收电路、二阶矩提取电路、高阶矩转换电路与增益调整电路。首先通过控制模块产生编码信号，再通过激励模块产生高能编码激励信号激励超声换能器得到编码超声信号，编码超声信号通过回波接收电路进行限幅、前置放大与带通滤波去噪。之后通过二阶矩提取电路提取编码超声信号的二阶矩，再通过高阶矩转换电路进一步提取编码超声信号的高阶矩，将其构造成为超声脉冲流信号，最终通过增益调整电路控制输出增益。5.1二进制频率编码信号产生与激励电路二进制频率编码信号产生与激励电路可根据编码规则产生所需的二进制频率编码信号，并将其进行功率放大成为高能编码激励信号以激励超声换能器得到编码超声信号。二进制频率编码信号产生与激励电路包括电源模块、控制模块与超声激励模块，控制模块以FPGA数字芯片为核心构成，通过软件编程使控制模
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于二进制编码的管道缺陷超声检测方法研究[J]. 宋寿鹏,刘明宇. 压电与声光. 2018(06)
[2]基于维纳滤波的超声增强实现方法[J]. 沈希忠,叶秋泽. 数据采集与处理. 2018(03)
[3]基于自适应脉宽的超声信号FRI采样方法及应用[J]. 宋寿鹏,邵勇华. 仪器仪表学报. 2016(07)
[4]一种相位编码信号及其失配滤波器设计方法[J]. 徐磊磊,臧会凯,周生华,刘宏伟,严俊坤. 西安交通大学学报. 2016(04)
[5]基于经验模态分解的管道超声回波信号识别[J]. 彭成庆,宋寿鹏,赵腾飞,王云蛟. 信息技术. 2015(11)
[6]基于加权尖峰滤波器提高脉动流测量精度[J]. 俞俊鑫,尤晓明,郑健,陈嘉敏,富庆. 现代电子技术. 2011(19)
[7]基于维纳滤波与小波相融合的超声医学图像去噪方法[J]. 郭业才,王绍波. 中国医学影像技术. 2009(08)
博士论文
[1]管道缺陷检测中超声信号稀疏解卷积及稀疏压缩方法的研究[D]. 梁巍.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]基于FRI的阵列超声信号稀疏采样硬件实现方法研究[D]. 郁嘉晖.江苏大学 2019
[2]基于指数再生核的超声信号稀疏采样方法研究[D]. 申静静.江苏大学 2018
[3]基于稀疏采样数据的管道缺陷超声复合阵列检测方法研究[D]. 倪英杰.江苏大学 2017
[4]基于稀疏表示的管道缺陷超声复合阵列成像研究[D]. 李迎雪.江苏大学 2017
[5]基于FRI的超声信号稀疏采样硬件实现方法研究[D]. 江洲.江苏大学 2017
[6]超声回波参数估计及其在管道缺陷检测中的应用[D]. 邵勇华.江苏大学 2016
[7]基于FRI的超声波低频成像[D]. 林伟毅.华南理工大学 2013
本文编号：3213611
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
阵列脉冲超声信号FRI采样预处理硬件电路
基于FRI的编码超声信号稀疏采样方法研究10图1.6阵列脉冲超声信号FRI采样预处理硬件电路Fig.1.6ArraypulsedultrasonicsignalsFRIsamplingpreprocessingcircuit图1.7基于Elliptic-LPF的阵列脉冲超声信号FRI采样核电路Fig.1.7FRIsamplingkernelcircuitofarraypulsedultrasonicsignalsbasedonElliptic-LPF1.4论文主要研究内容与章节安排FRI稀疏采样作为一种新型A/D采样理论，能够突破奈奎斯特采样频率的限制，以更低的A/D采样速率、更少的采集数据量准确重构被采样信号的关键信息参数，将其在超声检测领域当中进行应用，能够有效解决高频、宽频带以及多传感器阵列长时间大范围超声检测场合因A/D采样速率过高、采集数据量过大造成数据采集、存储与传输困难这一技术瓶颈。然而目前超声信号的FRI采样研究主要还是面向单脉冲激励形式，编码超声信号不具备FRI信号的特性，不满足
基于FRI的编码超声信号稀疏采样方法研究56第五章编码超声信号脉冲流构建硬件实现电路设计编码超声信号的高阶矩具有有限个信息自由度，可以用FRI稀疏采样构架对其进行采样，但如果用数据后处理方法实现，必然导致后续数字信号处理复杂度增加，实时处理的时效性降低。为此，需要设计一套模拟信号处理电路，根据编码超声信号的高阶矩转换过程，通过模拟电路直接将编码超声信号在A/D采样前转换成高阶矩信号。根据4.2节中基于高阶矩的编码超声信号脉冲流构建方法，设计硬件实现电路结构框图如图5.1所示。图5.1编码超声信号脉冲流构建硬件电路结构框图Fig.5.1Blockdiagramofthecodedultrasonicsignalpulsestreamstructurehardwarecircuit所设计的编码超声信号脉冲流构建硬件实现电路主要包括回波接收电路、二阶矩提取电路、高阶矩转换电路与增益调整电路。首先通过控制模块产生编码信号，再通过激励模块产生高能编码激励信号激励超声换能器得到编码超声信号，编码超声信号通过回波接收电路进行限幅、前置放大与带通滤波去噪。之后通过二阶矩提取电路提取编码超声信号的二阶矩，再通过高阶矩转换电路进一步提取编码超声信号的高阶矩，将其构造成为超声脉冲流信号，最终通过增益调整电路控制输出增益。5.1二进制频率编码信号产生与激励电路二进制频率编码信号产生与激励电路可根据编码规则产生所需的二进制频率编码信号，并将其进行功率放大成为高能编码激励信号以激励超声换能器得到编码超声信号。二进制频率编码信号产生与激励电路包括电源模块、控制模块与超声激励模块，控制模块以FPGA数字芯片为核心构成，通过软件编程使控制模
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于二进制编码的管道缺陷超声检测方法研究[J]. 宋寿鹏,刘明宇. 压电与声光. 2018(06)
[2]基于维纳滤波的超声增强实现方法[J]. 沈希忠,叶秋泽. 数据采集与处理. 2018(03)
[3]基于自适应脉宽的超声信号FRI采样方法及应用[J]. 宋寿鹏,邵勇华. 仪器仪表学报. 2016(07)
[4]一种相位编码信号及其失配滤波器设计方法[J]. 徐磊磊,臧会凯,周生华,刘宏伟,严俊坤. 西安交通大学学报. 2016(04)
[5]基于经验模态分解的管道超声回波信号识别[J]. 彭成庆,宋寿鹏,赵腾飞,王云蛟. 信息技术. 2015(11)
[6]基于加权尖峰滤波器提高脉动流测量精度[J]. 俞俊鑫,尤晓明,郑健,陈嘉敏,富庆. 现代电子技术. 2011(19)
[7]基于维纳滤波与小波相融合的超声医学图像去噪方法[J]. 郭业才,王绍波. 中国医学影像技术. 2009(08)
博士论文
[1]管道缺陷检测中超声信号稀疏解卷积及稀疏压缩方法的研究[D]. 梁巍.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]基于FRI的阵列超声信号稀疏采样硬件实现方法研究[D]. 郁嘉晖.江苏大学 2019
[2]基于指数再生核的超声信号稀疏采样方法研究[D]. 申静静.江苏大学 2018
[3]基于稀疏采样数据的管道缺陷超声复合阵列检测方法研究[D]. 倪英杰.江苏大学 2017
[4]基于稀疏表示的管道缺陷超声复合阵列成像研究[D]. 李迎雪.江苏大学 2017
[5]基于FRI的超声信号稀疏采样硬件实现方法研究[D]. 江洲.江苏大学 2017
[6]超声回波参数估计及其在管道缺陷检测中的应用[D]. 邵勇华.江苏大学 2016
[7]基于FRI的超声波低频成像[D]. 林伟毅.华南理工大学 2013
本文编号：3213611
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3213611.html
