并行多通道远场涡流快速检测系统的优化设计
发布时间：2021-02-18 03:37
基于电涡流效应的无损检测技术,相比其他无损检测技术,具有检测简单、非接触、可进行在役检测等优点,广泛应用于金属套管检测领域。远场涡流检测技术,通过发射低频、缓慢的测试激励,实现对金属套管壁厚和缺陷的分析。此种激励信号导致仪器的运行速度较慢,因此在接收部分采用并行多通道的处理方式实现对金属套管壁厚和微小缺陷的快速测量。利用远场涡流检测技术研制的套管检测仪器,发射电路发送出测试激励,接收电路需有针对性地设计远场同步接收电路,并结合数字相敏检波算法和正交采样法实现管壁壁厚及内外缺陷的判别。本文所述的信号接收电路,分为模拟电路和数字信号处理电路两部分。在模拟电路部分,多个并行通道采用相同的信号调理结构对传感器接收到的高、低频信号进行放大、滤波处理,简化硬件电路的同时为数字采集系统提供信噪比良好的输入信号。数字信号处理电路部分采用FPGA和DSP协同处理的工作方式,利用FPGA并行处理的工作特点实现对模数转换器的同步配置和对采样数据的并行处理,并利用DSP较强的数据处理能力和较高的运行速度来实现数字滤波和相位差算法的计算。二者的有效结合,使得同步接收电路能够高效地完成信号采集和相位计算。与以往的...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
同步采集存储框图
电子科技大学硕士学位论文36数字滤波器的设计，其界面如图 3-15 所示。图 3-15 MATLAB 中 FDATool 的显示界面图 3-15 的下方，是对滤波器参数的设置，包含了滤波器的类型、设计方法、滤波器的阶数还有频率响应等；图形上方则是对当前滤波器参数的显示。当确定了滤波器的参数后，FDATool 就会生成幅相响应曲线和相应的滤波系数，其中滤波器系数可通过 File->Export 导出，供 DSP 调用。设计 FIR 滤波器包含多种方法：窗函数设计法、等纹波设计法和最小二乘法等，若采用窗函数设计法达到理想的滤波效果，一般需要更高的滤波阶数，导致时间成本的浪费；而等纹波设计法克服了窗函数设计法的缺点，能够均匀分布最大误差，设计的滤波器性价比较高，指标相同时，滤波器的阶数最低。因此选用等纹波设计法并结合激励信号的频率
图 3-16 阶数为 20、低通截止频率为 10kHz 的 FIR 滤波器的幅相特性曲线图 3-17 阶数为 20、低通截止频率为 50Hz 的 FIR 滤波器的幅相特性曲线从图 3-16、图 3-17 中可以看出，在低通滤波器的通带范围内，其相位特性曲线呈线性变化，保证通道信号与参考信号之间相位差的一致性，避免因滤波器的引入而带来相位差的变化；此外，最大旁瓣的最大值相对主瓣最大值的衰减在-20dB 以上，基本满足数字相敏检波法对信号质量的要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁磁性管材近场涡流检测技术与发展现状[J]. 夏清友,李涛,陈胜宇. 科技视界. 2019(04)
[2]关于嵌入式计算系统程序性能分析优化的研究[J]. 李根. 电脑编程技巧与维护. 2019(01)
[3]浅析电磁感应现象及其应用[J]. 李林玥. 电脑迷. 2018(12)
[4]一种基于FPGA+DSP的处理机硬件架构[J]. 王占超,张耀天. 太赫兹科学与电子信息学报. 2018(05)
[5]埋地金属管道腐蚀检测技术对比研究[J]. 张涛. 湖南工业职业技术学院学报. 2018(05)
[6]浅析石油运输安全防护管理的重要性[J]. 王勇. 化工管理. 2018(12)
[7]飞机铆接结构缺陷的远场涡流检测技术研究[J]. 杨宾峰,胥俊敏,王晓锋,曹海霞. 传感技术学报. 2017(10)
[8]油水井套管损坏机理与防治[J]. 杜兴龙. 石化技术. 2016(11)
[9]脉冲涡流无损检测技术综述[J]. 武新军,张卿,沈功田. 仪器仪表学报. 2016(08)
[10]具有相位补偿的高精度过零检测方法研究[J]. 孟彦京,种马刚,王素娥. 电子器件. 2016(02)
博士论文
[1]基于电磁涡流的管道缺陷检测方法研究[D]. 罗清旺.电子科技大学 2018
硕士论文
[1]套管金属耗损检测方法及工程化装置研究[D]. 张晓琳.电子科技大学 2018
[2]远场涡流检测的快速处理方法研究与电路设计[D]. 陈宇.电子科技大学 2017
[3]高速多制式矢量解调器解调通用处理模块的设计与实现[D]. 朱露敏.电子科技大学 2016
[4]脉冲涡流检测系统的设计与研究[D]. 张斌强.南京航空航天大学 2009
本文编号：3038978
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
同步采集存储框图
电子科技大学硕士学位论文36数字滤波器的设计，其界面如图 3-15 所示。图 3-15 MATLAB 中 FDATool 的显示界面图 3-15 的下方，是对滤波器参数的设置，包含了滤波器的类型、设计方法、滤波器的阶数还有频率响应等；图形上方则是对当前滤波器参数的显示。当确定了滤波器的参数后，FDATool 就会生成幅相响应曲线和相应的滤波系数，其中滤波器系数可通过 File->Export 导出，供 DSP 调用。设计 FIR 滤波器包含多种方法：窗函数设计法、等纹波设计法和最小二乘法等，若采用窗函数设计法达到理想的滤波效果，一般需要更高的滤波阶数，导致时间成本的浪费；而等纹波设计法克服了窗函数设计法的缺点，能够均匀分布最大误差，设计的滤波器性价比较高，指标相同时，滤波器的阶数最低。因此选用等纹波设计法并结合激励信号的频率
图 3-16 阶数为 20、低通截止频率为 10kHz 的 FIR 滤波器的幅相特性曲线图 3-17 阶数为 20、低通截止频率为 50Hz 的 FIR 滤波器的幅相特性曲线从图 3-16、图 3-17 中可以看出，在低通滤波器的通带范围内，其相位特性曲线呈线性变化，保证通道信号与参考信号之间相位差的一致性，避免因滤波器的引入而带来相位差的变化；此外，最大旁瓣的最大值相对主瓣最大值的衰减在-20dB 以上，基本满足数字相敏检波法对信号质量的要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁磁性管材近场涡流检测技术与发展现状[J]. 夏清友,李涛,陈胜宇. 科技视界. 2019(04)
[2]关于嵌入式计算系统程序性能分析优化的研究[J]. 李根. 电脑编程技巧与维护. 2019(01)
[3]浅析电磁感应现象及其应用[J]. 李林玥. 电脑迷. 2018(12)
[4]一种基于FPGA+DSP的处理机硬件架构[J]. 王占超,张耀天. 太赫兹科学与电子信息学报. 2018(05)
[5]埋地金属管道腐蚀检测技术对比研究[J]. 张涛. 湖南工业职业技术学院学报. 2018(05)
[6]浅析石油运输安全防护管理的重要性[J]. 王勇. 化工管理. 2018(12)
[7]飞机铆接结构缺陷的远场涡流检测技术研究[J]. 杨宾峰,胥俊敏,王晓锋,曹海霞. 传感技术学报. 2017(10)
[8]油水井套管损坏机理与防治[J]. 杜兴龙. 石化技术. 2016(11)
[9]脉冲涡流无损检测技术综述[J]. 武新军,张卿,沈功田. 仪器仪表学报. 2016(08)
[10]具有相位补偿的高精度过零检测方法研究[J]. 孟彦京,种马刚,王素娥. 电子器件. 2016(02)
博士论文
[1]基于电磁涡流的管道缺陷检测方法研究[D]. 罗清旺.电子科技大学 2018
硕士论文
[1]套管金属耗损检测方法及工程化装置研究[D]. 张晓琳.电子科技大学 2018
[2]远场涡流检测的快速处理方法研究与电路设计[D]. 陈宇.电子科技大学 2017
[3]高速多制式矢量解调器解调通用处理模块的设计与实现[D]. 朱露敏.电子科技大学 2016
[4]脉冲涡流检测系统的设计与研究[D]. 张斌强.南京航空航天大学 2009
本文编号：3038978
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