基于FPGA的PCI板卡式通用超声检测仪研制
发布时间：2022-12-17 09:11
超声检测技术作为五大常规无损检测技术之一,在工业无损检测方面有着广泛的应用。针对不同应用的场景,超声检测系统需要满足不同的要求,如智能判伤、配合运动机构实现自动化检测、特别是超声快速扫描检测中,高重复频率的高速采样和数据传输要求,同时具有较高的检测灵敏度和位置检测精度等。本课题在调研国内外超声检测系统的基础上自主研制了板卡式通用超声检测仪,以满足用户快速构建超声波检测仪和组成自动化超声检测系统需求。仪器开发以FPGA为核心,采用模块化结构设计,仪器具备以下功能:灵活的脉冲发射,其脉冲宽度,脉冲个数以及脉冲发射重复频率可调;复合的工作模式,支持自发自收和一发一收,能自由切换内触发和外触发;同步动态系数可配的数字滤波和数据高速传输功能,提升了剩余灵敏度和脉冲重复频率;大的增益范围,有可选的前置20dB衰减,以及连续可调的80dB动态增益;多路运动机构同步控制,可同时对3路运动机构的运转方向、速度、时间进行实时控制。仪器硬件电路设计方面统筹设计了发射电路、接收电路、运动机构控制电路、以及中央控制电路等。FPGA的逻辑设计采用VerilogHDL硬件描述语言,并按照模块化思想分为了时序模块、脉...
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究情况
1.3 主要研究内容
第2章 通用超声检测仪的总体方案设计
2.1 系统框架的设计
2.2 技术指标设计
2.3 核心器件的选择
2.4 系统电源设计
2.5 电磁兼容设计
第3章 通用超声检测仪的硬件设计与实现
3.1 发射模块的设计与实现
3.2 接收模块的设计与实现
3.3 运动机构控制模块的设计与实现
3.4 中央控制模块的设计与实现
3.5 PCI通讯模块设计与实现
第4章 通用超声检测仪的FPGA逻辑设计与实现
4.1 顶层模块设计与实现
4.2 时序模块设计与实现
4.3 发射模块设计与实现
4.4 A/D、D/A模块设计与实现
4.5 缓存模块设计与实现
4.6 PCI通讯模块设计与实现
4.7 运动机构控制模块设计与实现
4.8 动态系数可配的FIR滤波器模块设计与实现
4.9 CIC插值滤波器模块设计与实现
第5章 通用超声检测仪上位机软件的设计与实现
5.1 通用超声检测仪上位机软件的需求分析
5.2 通用超声检测仪上位机软件的相关API函数
5.3 通用超声检测仪上位机软件的实现
5.4 通用控制卡上位机软件最终效果
第6章 通用超声检测仪的性能测试及应用
6.1 通用超声检测仪的性能测试
6.2 通用超声检测仪的应用
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文与研究成果清单
致谢
附录
1上位机软件相关API函数
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声检测技术在煤矿机电设备安全检测中的应用[J]. 计鹏. 能源与节能. 2018(01)
[2]飞机复合材料的先进无损检测技术[J]. 胡婷萍. 广东化工. 2017(21)
[3]压力容器无损检测技术应用[J]. 张强文. 中国设备工程. 2017(17)
[4]电磁兼容性设计在电源系统设计中的应用[J]. 盛洪. 电子技术与软件工程. 2017(10)
[5]基于Qt的数控系统测试软件的设计与实现[J]. 吴纯赟,栾勇,杜少华,葛小川. 组合机床与自动化加工技术. 2016(11)
[6]高性能CIC滤波器的优化设计[J]. 刘国稳,朱卫华. 计算机仿真. 2016(02)
[7]模块化设计在电子测量与仪器实验教学改革中的应用[J]. 黄源. 教育教学论坛. 2016(01)
[8]Ultrasonic C-scan Detection for Stainless Steel Spot Welding Based on Wavelet Package Analysis[J]. 刘静,XU Guocheng,徐德生,ZHOU Guanghao,FAN Qiuyue. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(03)
[9]基于PCI总线的高精度大量程时间间隔计数器研制[J]. 赵志雄,李孝辉,刘娅,张慧君. 电子测量与仪器学报. 2014(12)
[10]电子设备中基于接地与屏蔽的电磁兼容性设计[J]. 周国清. 西南大学学报(自然科学版). 2014(08)
博士论文
[1]基于FPGA+DSP的飞机座舱综合图形显示技术研究[D]. 贾银亮.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]拖曳阵声呐数据录取系统的设计与实现[D]. 华香凝.天津大学 2014
[2]钢材内部缺陷超声波检测定性分析研究[D]. 李述亭.浙江工业大学 2013
[3]基于PCI总线的多通道信号实时采集处理系统设计与实现[D]. 纪大伟.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[4]中小模数齿轮环焊缝超声自动检测技术研究[D]. 宁彩林.中北大学 2007
本文编号：3719649
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究情况
1.3 主要研究内容
第2章 通用超声检测仪的总体方案设计
2.1 系统框架的设计
2.2 技术指标设计
2.3 核心器件的选择
2.4 系统电源设计
2.5 电磁兼容设计
第3章 通用超声检测仪的硬件设计与实现
3.1 发射模块的设计与实现
3.2 接收模块的设计与实现
3.3 运动机构控制模块的设计与实现
3.4 中央控制模块的设计与实现
3.5 PCI通讯模块设计与实现
第4章 通用超声检测仪的FPGA逻辑设计与实现
4.1 顶层模块设计与实现
4.2 时序模块设计与实现
4.3 发射模块设计与实现
4.4 A/D、D/A模块设计与实现
4.5 缓存模块设计与实现
4.6 PCI通讯模块设计与实现
4.7 运动机构控制模块设计与实现
4.8 动态系数可配的FIR滤波器模块设计与实现
4.9 CIC插值滤波器模块设计与实现
第5章 通用超声检测仪上位机软件的设计与实现
5.1 通用超声检测仪上位机软件的需求分析
5.2 通用超声检测仪上位机软件的相关API函数
5.3 通用超声检测仪上位机软件的实现
5.4 通用控制卡上位机软件最终效果
第6章 通用超声检测仪的性能测试及应用
6.1 通用超声检测仪的性能测试
6.2 通用超声检测仪的应用
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文与研究成果清单
致谢
附录
1上位机软件相关API函数
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声检测技术在煤矿机电设备安全检测中的应用[J]. 计鹏. 能源与节能. 2018(01)
[2]飞机复合材料的先进无损检测技术[J]. 胡婷萍. 广东化工. 2017(21)
[3]压力容器无损检测技术应用[J]. 张强文. 中国设备工程. 2017(17)
[4]电磁兼容性设计在电源系统设计中的应用[J]. 盛洪. 电子技术与软件工程. 2017(10)
[5]基于Qt的数控系统测试软件的设计与实现[J]. 吴纯赟,栾勇,杜少华,葛小川. 组合机床与自动化加工技术. 2016(11)
[6]高性能CIC滤波器的优化设计[J]. 刘国稳,朱卫华. 计算机仿真. 2016(02)
[7]模块化设计在电子测量与仪器实验教学改革中的应用[J]. 黄源. 教育教学论坛. 2016(01)
[8]Ultrasonic C-scan Detection for Stainless Steel Spot Welding Based on Wavelet Package Analysis[J]. 刘静,XU Guocheng,徐德生,ZHOU Guanghao,FAN Qiuyue. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(03)
[9]基于PCI总线的高精度大量程时间间隔计数器研制[J]. 赵志雄,李孝辉,刘娅,张慧君. 电子测量与仪器学报. 2014(12)
[10]电子设备中基于接地与屏蔽的电磁兼容性设计[J]. 周国清. 西南大学学报(自然科学版). 2014(08)
博士论文
[1]基于FPGA+DSP的飞机座舱综合图形显示技术研究[D]. 贾银亮.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]拖曳阵声呐数据录取系统的设计与实现[D]. 华香凝.天津大学 2014
[2]钢材内部缺陷超声波检测定性分析研究[D]. 李述亭.浙江工业大学 2013
[3]基于PCI总线的多通道信号实时采集处理系统设计与实现[D]. 纪大伟.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[4]中小模数齿轮环焊缝超声自动检测技术研究[D]. 宁彩林.中北大学 2007
本文编号：3719649
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3719649.html
