高精度多通道动态光弹成像系统的研制

发布时间：2023-03-04 02:46

　　超声波作为一种应力波其是无法用肉眼观测的,人们最开始对检测声学的认识是通过超声电子学手段,从超声换能器接收到的电信号来认识超声波,进而推导物体中超声波的传播特性。但随着现代工业技术的不断发展,工业生产部门对超声检测技术提出了新的更高的要求。此时超声多通道检测技术应运而生,与单通道超声检测相比可极大提高检测的效率和精度。但随着多阵元的引入,其所激励出的声场也将变得异常复杂,这给多阵元声场的研究带来了极大的困难。为使人们更加直观的去观测研究多阵元相控声场,笔者通过引入FPGA技术研制了一套高精度多通道动态光弹成像系统。此系统以动态光弹技术为基础,通过嵌入软核技术、锁相环技术、差分计数技术、串口通信技术、可调脉宽技术等,将整个相控发射声光同步延时控制系统在一片FPGA内实现。与现有的多通道动态光弹观测仪相比,其相控延时精度提升了10倍,由原来的25 ns提升至2.5 ns。这对多通道动态光弹成像系统实用性、稳定性、便携性的提升具有积极意义。本论文对高精度多通道动态光弹成像系统的实现方案进行了详细的阐述,主要完成的工作有:研制了高精度多通道相控发射声光同步延时控制系统,主要用于对多阵元换能器所...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 超声成像技术简介
    1.3 超声相控阵技术的发展与应用
    1.4 多通道动态光弹法研究现状
    1.5 本章小结
第2章 动态光弹法观察超声波的原理
    2.1 声场显示方法概述
        2.1.1 静态光弹法原理
        2.1.2 偏振光通过应力模型后的光效应
    2.2 光弹法显示声波的原理
    2.3 本章小结
第3章 高精度多通道动态光弹成像系统的设计
    3.1 系统总体设计方案
    3.2 系统硬件设计
        3.2.1 基于FPGA的高精度相控发射声光同步控制器的设计
        3.2.2 高压激励脉冲发生模块的设计
        3.2.3 高亮度LED频闪光源的设计
        3.2.4 阵列探头的设计
    3.3 系统软件的设计
        3.3.1 系统软件整体设计流程图
        3.3.2 上下位机通信模块的设计
        3.3.3 相位控制功能的实现算法
        3.3.4 软件系统界面及功能简介
    3.4 本章小结
第4章 系统硬件功能模块性能测试实验
    4.1 系统专用换能器的性能测试
    4.2 高精度相控发射声光同步延时控制模块的性能测试
    4.3 换能器高压脉冲激励模块的性能测试
    4.4 高亮度频闪光源的性能测试
    4.5 本章小结
第5章 动态光弹实验
    5.1 光弹实验所需参数测量
    5.2 相控制声场传播过程光弹演示
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3753581