基于FPGA的并行多通道超声波探伤系统设计

发布时间：2017-04-25 14:03

  本文关键词：基于FPGA的并行多通道超声波探伤系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,超声波探伤作为重要的无损检测方法之一,已经在国民经济如铁路交通、石油化工、机械制造和国防工业等领域中得到越来越广泛的运用。传统超声波探伤系统的实现通常都是采用单片机、DSP,或者是ARM+DSP架构。随着工业发展需求的日益增长,这些传统设计方式设计的探伤设备很难满足现代检测技术中对检测实时性、灵敏度及自动化程度的要求。 本文提出了一种基于'FPGA+IPC(工控机)’架构的系统设计方案。在本设计实现中,FPGA子系统实现超声波信号的发射、接收、增益调节等控制逻辑；利用FPGA高速并行处理特性以及丰富的逻辑资源,有效的实现多路信号的并行高速采集、数字信号处理功能；同时,利用FPGA的在线可重构特性,设计动态系数FIR滤波器,实现系统数字滤波功能模块的参数在线可调功能,进而可大大提高探伤仪器的灵活性；FPGA与IPC之间采用千兆以太网通信方式进行数据和控制命令的交互,可实时将大批量超声回波数据传输至IPC系统。 在IPC系统中,使用VC环境下集成的QT图形用户界面开发库编程实现超声回波数据存储、波形显示以及用户与系统交互界面；开发方便,易达到友好的人机界面；利用IPC强大的处理能力,为实现对回波数据的频谱分析、小波变换等更加复杂的数字化处理奠定基础,从而使探伤系统进一步提高系统检测的准确度及缺陷智能识别程度。
【关键词】：超声波探伤 FPGA 数据高速并行处理 动态系数FIR 千兆以太网通信
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH878.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 国内外研究现状7-8
• 1.2 目的及意义8-9
• 1.3 论文主要内容9-11
• 第二章 超声波探伤原理及分类11-17
• 2.1 探伤原理11-12
• 2.1.1 超声波探伤基本原理11
• 2.1.2 超声波的产生11-12
• 2.2 超声波探伤分类12-15
• 2.2.1 根据原理分类12-14
• 2.2.2 根据缺陷显示的方式分类14-15
• 2.3 超声波检测设备发展15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 第三章 系统硬件设计17-33
• 3.1 模拟前端及信号调理电路17-21
• 3.1.1 超声波的发射17-19
• 3.1.2 超声波的接收19-21
• 3.2 回波信号采集电路21-23
• 3.2.1 A/D选型21-22
• 3.2.2 A/D9212简介及电路设计22-23
• 3.3 主控模块FPGA23-27
• 3.3.1 芯片简介23-26
• 3.3.2 FPGA配置26-27
• 3.4 DDR2模块27-29
• 3.4.1 DDR2 SDRAM简介28-29
• 3.4.2 DDR2电路设计29
• 3.5 千兆以太网接口29-31
• 3.5.1 千兆PHY芯片简介29-31
• 3.5.2 电路设计31
• 3.6 本章小结31-33
• 第四章 FPGA逻辑设计及SOPC实现33-52
• 4.1 逻辑功能模块设计33-37
• 4.1.1 采样数据的串/并转换33-36
• 4.1.2 FIR滤波器36-37
• 4.2 FPGA中基于AXI4总线的SOPC设计37-42
• 4.2.1 AXI4总线简介38-40
• 4.2.2 Microblaze软处理器40-41
• 4.2.3 基于AXI4总线的SOPC实现41-42
• 4.3 DDR2控制器42-47
• 4.3.1 DDR2控制器的调用43-45
• 4.3.2 DDR2控制器的写操作实现45-47
• 4.4 以太网控制器MAC47-51
• 4.4.1 以太网简介47-48
• 4.4.2 千兆以太网接口控制48-50
• 4.4.3 基于FPGA的千兆以太网实现50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 系统软件设计52-61
• 5.1 硬件外设驱动程序设计52-54
• 5.2 PC端软件设计54-59
• 5.2.1 基于Winpcap的网络数据收/发55-58
• 5.2.2 基于Qt的人机界面开发58-59
• 5.3 本章小结59-61
• 第六章 系统调试及分析61-69
• 6.1 调试工具介绍61
• 6.2 硬件电路测试61-64
• 6.3 系统功能模块测试64-68
• 6.4 本章小结68-69
• 第七章 结束语69-71
• 参考文献71-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士期间发表的学术论文77-78
• 附录78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：326433