基于FPGA的超声检测系统的研究

论文摘要

超声检测(UT)是一种常用的无损检测方法,在无损检测领域占据着极其重要的地位。尽管国内已经出现了一些超声检测的仪器,但是大部分价格比较昂贵,而且系统的开放程度不足,不利于实验或检测人员进行维修或者扩展。因此,开发一套具有高速数据采集能力和数据分析能力的数字式超声检测系统是十分必要的。本文利用FPGA在数据处理、逻辑运算和控制能力等方面的强大功能,探讨了其在超声检测系统中的应用,设计并开发了一套基于FPGA的超声检测系统,主要的工作有：1.实现了超声检测系统中的硬件电路,主要包括超声的发射电路,放大电路,滤波电路,A/D转换电路以及核心控制部分,并且完成PCB板的设计与实现,经调试及试验完全达到超声检测中的数据采集要求。2.设计并实现了FPGA在超声发射、数据采集、数据采集宽度等的时序控制功能以及通道选择、参数读写等逻辑功能,并且对此进行了仿真实验。3.编写了上位机程序并搭建了一套超声检测系统的实验平台,并对两种类型试块上的缺陷进行了检测试验,试验结果表明该超声检测系统能取得比较满意的结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题的背景和意义
• 1.2 超声检测技术
• 1.2.1 超声无损检测原理
• 1.2.2 超声检测方法
• 1.3 超声检测器的发展与应用
• 1.3.1 超声检测的发展
• 1.3.2 超声检测的应用
• 1.3.3 超声无损评价
• 1.4 本论文的主要工作
• 第二章 超声检测系统的硬件设计
• 2.1 引言
• 2.2 超声波探头的选择
• 2.3 超声波发射电路
• 2.4 限幅和接收电路
• 2.5 增益放大电路
• 2.6 滤波电路
• 2.7 高速数据采集电路
• 2.7.1 AD9051的时序延时
• 2.7.2 AD9051的类比输入
• 2.7.3 AD9051的数字位输出
• 2.7.4 数据采集电路
• 2.8 硬件电路的PCB实现
• 2.9 硬件调试
• 2.10 小结
• 第三章 FPGA逻辑功能实现
• 3.1 引言
• 3.2 FPGA的结构特点
• 3.3 FPGA的设计流程
• 3.4 EP10K20TC的功能设计
• 3.4.1 软件编写开发流程
• 3.4.2 窄脉冲发射信号模块
• 3.4.3 增益控制电路
• 3.4.4 超声信号的压缩处理
• 3.4.5 数据压缩部分的仿真结果
• 3.4.6 布线后的测试结果
• 3.5 小结
• 第四章 实验结果及分析
• 4.1 引言
• 4.2 上位机软件系统
• 4.3 数据采集实验平台
• 4.4 超声采集系统数据采集实验
• 4.4.1 实验一
• 4.4.2 实验二
• 4.5 小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书