论文题目: 超声相控阵探伤系统关键技术的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 精密仪器及机械
作者: 江帆
导师: 宋光德
关键词: 超声相控阵,数据采集,曲线
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 超声相控阵探伤系统是一种先进的自动化检测设备,超声相控阵技术广泛应用于医学超声与工业超声探伤系统。由于超声信号由多个超声声束合成,可灵活地实现声束的聚焦和偏转。所以能够方便地实现多种扫描方式,提高检测的灵敏度。在检测速度、缺陷定量分析、降低工人作业强度等方面有着显著的优越性,是检测自动化的一种发展趋势。本课题以超声相控阵探伤理论为基础,进行了针对超声相控阵探伤系统关键技术的开发研究。本课题完成的主要工作1.根据超声相控阵探伤原理设计了超声相控阵探伤系统。相控阵探伤系统从机使用了目前最为先进的Cygnal单片机,通过USB接口将采集到的数据传送到上位计算机并进行最终的处理。2.设计了一块基于USB与上位计算机通信的四通道数据采集卡。本数据采集卡的开发,主要完成了下面几部分工作:◆设计了上位计算机与MCU之间进行高速数据传输的USB接口电路;◆设计了四路分时复用的相控阵发射和接收电路,超声波的发射和接收是相控阵探伤系统的基本功能,相控阵中超声束的合成与聚焦是靠各阵元发射时的延迟来实现的。接收系统采用了可编程的增益运算放大电路,数据采集系统则使用了双通道高速(100MHz)A/D转换器。◆开发了一块用于精确地控制相控阵各阵元延迟时间的FPGA芯片。3.设计实现了相控阵超声探伤系统各通道的探伤灵敏度的自动调整和DAC曲线的自动生成。4.编制了整个超声相控阵探伤系统的软件部分。完成了人机界面的交互设计、采样回波的波形显示、标准DAC曲线的拟合、上位机与MCU之间的USB通讯程序等。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 超声相控阵技术发展概况
1.2 超声相控阵检测技术研究的意义
1.3 超声相控阵探伤的优势
1.4 本研究的主要工作
1.4.1 全数字化超声相控阵的声波合成及高速数据采集电路
1.4.2 超声回波信号的处理技术
第二章 超声相控阵探伤理论
2.1 超声场的特征值
2.1.1 声压P 质点振速
2.1.2 声特征阻抗
2.1.3 声强
2.1.4 声强的衰减规律
2.2 超声波换能器
2.2.1 探头的选择
2.2.2 相控阵探头
2.3 超声波探伤方法
2.4 超声相控阵技术原理
2.4.1 聚焦扫查
2.4.2 偏转扫查
2.4.3 聚焦+偏转扫查
2.5 DAC 曲线原理
2.5.1 通用DAC 曲线
2.5.2 实用DAC 曲线
第三章 超声相控阵超声探伤系统总体构成
3.1 超声相控阵探伤系统总体构成
3.2 四通道数据采集卡的总体结构
3.2.1 超声探头选择
3.2.2 超声波发射电路
3.2.3 限幅电路
3.2.4 双通道缓冲电路
3.2.5 回波选择电路
3.2.6 高频放大电路
3.2.7 带通滤波电路
3.2.8 信号差分电路
3.2.9 回波信号数字化
3.3 主控系统
3.4 四通道数据采集卡抗干扰措施
3.5 微处理器与USB 接口
3.6 系统软件设计
第四章 数字式延迟发射与数据采集电路设计
4.1 XC2S100 特点
4.2 XC2S100 的特点
4.3 FPGA 在系统中的应用
4.3.1 数字式延时发射电路的实现
4.3.2 数字式延时接收电路的实现
4.3.3 总体电路结构框图
第五章 USB 接口电路设计及调试
5.1 ISP1581 概述
5.2 功能描述
5.3 USB 外围硬件电路设计
5.4 ISP1581 固件程序设计
5.5 调试
5.5.1 调试步骤
5.5.2 调试工具
第六章 超声相控阵系统软件设计
6.1 超声相控阵系统调试界面设计
6.2 探伤灵敏度调整
6.3 DAC 曲线自动判断
第七章 全文总结
7.1 本课题完成的主要工作
7.2 对后续工作的设想
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目
致谢
发布时间: 2006-05-24
参考文献
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