有限冲激响应数字滤波器在电磁无损检测系统中的应用

论文摘要

滤波技术是信号分析、处理技术的重要分支,是控制电磁干扰,保证设备电磁兼容性,提高可靠性、保密性的重要技术。由于电磁无损检测对多种参数的敏感反应,必须消除检测过程中的多种干扰因素,并要求信号处理具有实时性和灵活性,但目前检测系统中或者没有滤波系统或者只是简单的滤波器电路,很难满足以上两方面要求。随着可编程逻辑器件和EDA技术的发展,使用FPGA来实现FIR滤波器,既可以满足实时性,又兼顾了精确性和灵活性。论文所做的主要工作如下:1.根据FIR数字滤波器理论,分析比较实现FIR滤波器的方法;2.对串行、并行FIR滤波器进行深入探讨,本文逐步提出改进的串行、并行FIR滤波器;3.针对以上改进的不足,本文又对分布式算法理论进行了较为深入的研究。基于FPGA本身具有LUT的结构,非常适合使用分布式算法,在FIR滤波器的结构设计上,将FIR滤波器中关键的乘法运算转化为LUT的过程和加法运算的过程。在设计过程中,充分考虑了资源和速度这两个矛盾体,最终把本文设计的表切割DA算法应用到FIR滤波器中。4.最后应用Matlab仿真基于表切割DA算法的FIR滤波器,结果正确;并在电磁无损检测系统中加入此滤波器模块,验证了其准确性、灵活性和实时性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源及研究的目的和意义
• 1.2 电磁无损检测技术的发展现状
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.3 电磁无损检测技术的瓶颈
• 1.4 课题主要完成的工作及论文内容安排
• 第2章 电磁无损检测原理及FPGA 技术
• 2.1 电磁无损检测技术
• 2.1.1 电磁无损检测的基本概念
• 2.1.2 电磁检测的基本原理
• 2.1.3 磁导率法检测
• 2.1.4 检测仪的基本组成
• 2.2 现场可编程门阵列
• 2.2.1 传统的硬件电路设计方法
• 2.2.2 基于HDL 的FPGA 硬件设计流程及方法
• 2.2.3 FPGA
• 2.2.4 电磁无损检测滤波中FPGA 设计思想和技巧
• 2.3 数字滤波器两种实现方案的比较
• 2.4 本章小结
• 第3章 FIR 数字滤波器及其设计方法
• 3.1 数字滤波器简介
• 3.2 数字滤波器类型
• 3.3 FIR 滤波器结构设计
• 3.3.1 FIR 滤波器的结构
• 3.3.2 FIR 滤波器的对称结构
• 3.3.3 FIR 滤波器的线性相位
• 3.4 窗函数设计FIR 滤波器
• 3.4.1 窗函数的基本思想
• 3.4.2 窗函数的比较选择
• 3.5 FIR 数字滤波器指标确定
• 3.6 总体设计步骤
• 3.7 本章小结
• 第4章 基于FPGA 的FIR 滤波器实现
• 4.1 FIR 滤波器的串行实现方式
• 4.1.1 串行方式FIR 实现结构与其改进结构
• 4.1.2 改进的串行方式FIR 各个模块功能硬件实现
• 4.1.3 串行方式FIR 小结
• 4.2 FIR 滤波器的并行实现方式
• 4.2.1 直接并行FIR 滤波器结构及其模块
• 4.2.2 流水并行FIR 结构与其模块
• 4.3 FIR 滤波器的DA 算法实现
• 4.3.1 DA 算法在FPGA 上的实现原理
• 4.3.2 速度最优DA 算法
• 4.4 FPGA 上实现表切割DA 算法FIR 滤波器
• 4.4.1 各个功能模块在FPGA 上的设计实现
• 4.4.2 三种滤波器设计方案的比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 FIR 滤波器的测试与验证
• 5.1 Matlab 测试
• 5.2 滤波器应用于电磁无损检测系统
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢