基于超声相控阵接收的设计

发布时间：2017-06-25 05:14

  本文关键词：基于超声相控阵接收的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超声相控阵技术是采用多个压电阵元组成阵列换能器，通过控制各个阵元激励信号的延时和幅度来实现超声波束的聚焦和偏转。利用超声相控阵技术通过相控发射与接收，灵活控制焦点位置、大小、焦深等多种参数，实现对机械结构及零部件损伤进行全方位和多角度的探测，从而获得一定视场内高分辨率和高信噪比的超声成影像。超声相控阵技术具有支持动态聚焦、复杂形状物体检测，能够提高检测灵敏度、分辨力和信噪比等优点，已经成为无损检测领域的研究热点。超声相控阵数据采集系统是超声相控阵检测系统的核心技术之一。 在超声相控阵检测系统中需按照一定的延迟接收各个阵元的回波信号以合成超声波束，因此如何精确地实现延迟是接收系统的关键技术之一。通常的做法是用上位机完成延时算法的分析，控制下位机中AD的采样时刻实现延时，延时精度受到限制，且系统集成度低，成本高。本文在搭建了超声产生的硬件平台的基础上，对回波信号进行了放大滤波处理，基于FPGA平台使用Verilog硬件描述语言构建了超声相控阵回波信号的数据处理与传输的模块设计，并对回波处理和传输的模块进行了仿真和功能验证。
【关键词】：超声相控阵 接收延迟 FPGA
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB552
【目录】：

• 中文摘要6-7
• 英文摘要7-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 引言9-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 国外研究现状11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 论文的主要工作内容12
• 1.4 本章小结12-13
• 第二章 相控阵超声的基本原理和主要技术13-25
• 2.1 波的简介13-16
• 2.1.1 超声场的特征值13-14
• 2.1.2 超声波的波形分类14-16
• 2.2 超声相控阵的发射与接收16-19
• 2.2.1 相控阵发射16-17
• 2.2.2 接收相控阵聚焦17-19
• 2.3 超声相控阵的延时19-22
• 2.4 相控阵超声检测的关键技术22-23
• 2.4.1 超声换能器的选择22-23
• 2.4.2 相控阵接收的多通道使用23
• 2.5 超声相控阵设计的总体框图23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 超声相控阵接收的硬件设计25-37
• 3.1 超声发射电路25-28
• 3.1.1 激励信号的产生25-28
• 3.2 超声回波接收电路28-33
• 3.2.1 前置同相比例放大电路28-29
• 3.2.2 带通滤波电路29-32
• 3.2.3 高速模数转换电路32-33
• 3.3 电源电路设计33-34
• 3.4 印制电路板设计34-35
• 3.5 本章小结35-37
• 第四章 基于FPGA的超声相控阵延时算法和控模块设计37-47
• 4.1 FPGA简介37-38
• 4.2 利用FPGA设计开发的流程38-39
• 4.3 FPGA上的总体设计39-45
• 4.3.1 延时量控制模块设计39-40
• 4.3.2 接收延时量计算模块设计40-41
• 4.3.3 采样时钟产生模块41-43
• 4.3.4 基于FIFO的数据缓存模块43-44
• 4.3.5 数据处理与数据存储模块44-45
• 4.4 本章小结45-47
• 第五章 超声相控阵回波接收的实验47-51
• 5.1 实验平台的搭建47
• 5.2 同相比例放大电路分析47-48
• 5.3 FPGA接收延时的验证48-49
• 5.4 数据处理与存储模块仿真49
• 5.5 本章小结49-51
• 第六章 总结与展望51-53
• 6.1 总结51
• 6.2 展望51-53
• 参考文献53-57
• 致谢57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 周琦,刘方军,李志军,李旭东;超声相控阵成像技术与应用[J];兵器材料科学与工程;2002年03期

2 任尚宗;李少华;;PCB电路中信号完整性分析与EMC仿真技术[J];信息通信;2012年02期

3 陈胜利,张志利,周召发,杜文正;导弹发射设备超声无损检测系统设计[J];计算机测量与控制;2004年04期

4 马志敏,贾嘉;超声检测中弱信号的提取方法[J];武汉水利电力大学学报;1998年06期

5 童峰,许水源,许天增;一种高精度超声波测距处理方法[J];厦门大学学报(自然科学版);1998年04期

6 沈祥华;许药林;徐大专;;超声相控阵检测高速数据采集系统设计[J];无损检测;2013年03期

  本文关键词：基于超声相控阵接收的设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：480912