發(fā)布時間：2018-01-16 20:41

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的超聲脈沖檢測系統(tǒng)研究　出處：《北京理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著超聲檢測理論的日益成熟與實踐的廣泛積累,以及電子技術(shù)與計算機技術(shù)的高速發(fā)展,超聲檢測系統(tǒng)正朝著數(shù)字化、自動化及智能化的方向發(fā)展。考慮到目前國內(nèi)外市場上的相關(guān)產(chǎn)品的價格和開放程度,給科研人員開展相關(guān)實驗研究造成了諸多限制與不便。因此,本課題在深入調(diào)研國內(nèi)外超聲檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上自主研發(fā)了一套功能完善的超聲脈沖檢測系統(tǒng)。本文按照模塊化設(shè)計的方法分別設(shè)計了以下功能模塊:高效率高性能的直流升壓模塊,可實現(xiàn)開環(huán)閉環(huán)對輸出高壓連續(xù)可調(diào);高性能的脈沖發(fā)射模塊,脈沖寬度,脈沖頻率,脈沖個數(shù)以及脈沖發(fā)射重復(fù)頻率均可調(diào)整來適應(yīng)不同的壓電傳感器和不同的檢測任務(wù);具有內(nèi)部觸發(fā)和外部觸發(fā)兩種觸發(fā)方式,并輸出同步觸發(fā)脈沖,方便與外部模塊協(xié)調(diào)同步;工作模式支持自發(fā)自收和一發(fā)一收,可靈活適應(yīng)不同的檢測場景;具有高壓保護模塊,實現(xiàn)高低壓隔離;支持固定增益和時間增益兩種放大方式;支持高通濾波和低通濾波多級切換;采樣頻率可達100MHz;支持數(shù)據(jù)通過千兆以太網(wǎng)口實時上傳。軟件開發(fā)方面,采用Verilog HDL硬件描述語言,且根據(jù)模塊化設(shè)計思想編寫FPGA的邏輯控制程序;上位機開發(fā)了基于網(wǎng)口通訊的VC++demo程序,為用戶提供了進一步開發(fā)的范例。性能測試實驗表明,系統(tǒng)各模塊基本實現(xiàn)了目標(biāo)功能且性能良好;并廣泛應(yīng)用于超聲無損檢測領(lǐng)域,包括超聲檢測構(gòu)件殘余應(yīng)力,曲面類構(gòu)件缺陷導(dǎo)波陣列檢測,單機械手復(fù)雜曲面缺陷檢測等。本系統(tǒng)完成了課題目標(biāo),為進一步擴展回波信號數(shù)字處理功能及實現(xiàn)超聲檢測的圖像化、自動化、智能化奠定了較好的基礎(chǔ),具備廣泛的應(yīng)用前景與發(fā)展空間。
[Abstract]:With the development of ultrasonic testing theory and practice, and the rapid development of electronic technology and computer technology, ultrasonic testing system is becoming more and more digital. The development of automation and intelligence. Considering the price and opening degree of related products in the domestic and foreign markets at present, many restrictions and inconveniences have been caused for the scientific research personnel to carry out the related experimental research. On the basis of deep investigation of ultrasonic detection system at home and abroad, this paper has developed a set of ultrasonic pulse detection system with perfect function. According to the method of modular design, the following functional modules have been designed in this paper:. High efficiency and high performance DC booster module. The open loop closed loop can be continuously adjustable to the output high voltage. High performance pulse transmitting module, pulse width, pulse frequency, pulse number and pulse repetition rate can be adjusted to adapt to different piezoelectric sensors and different detection tasks. It has two triggering modes: internal trigger and external trigger, and outputs synchronous trigger pulse, which is convenient to synchronize with external module. Work mode support from the source and one send to receive, can flexibly adapt to different detection scenarios; With a high-voltage protection module to achieve high and low voltage isolation; Support fixed gain and time gain two amplification modes; Support high pass filtering and low pass filtering multi-level switching; The sampling frequency can reach 100 MHz; In software development, the hardware description language of Verilog HDL is used, and the logic control program of FPGA is written according to the modular design idea. A VC demo program based on network interface communication is developed by the upper computer, which provides a sample for further development. The performance test results show that each module of the system basically achieves the target function and the performance is good. And widely used in the field of ultrasonic nondestructive testing, including ultrasonic testing component residual stress, curved surface component defect guided wave array detection, single manipulator complex surface defect detection and so on. It lays a good foundation for further expanding the digital processing function of echo signal and realizing the image, automation and intelligence of ultrasonic detection, and has a wide application prospect and development space.
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB517

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本文編號：1434766