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多路数字超声波系统设计
作 者: 杨兆飞
导 师: 韩焱
学 校: 中北大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 多路超声系统 LVDS传输 超声发射/接收 水浸聚焦探头
分类号: TP274.53
类 型: 硕士论文
年 份: 2014年
下 载: 8次
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内容摘要
无损检测就是利用声、光、磁和电等特性,在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下,检测被检测对象中是否存在缺陷或不均匀性,并给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息,进而判定被检测对象所处技术状态的所有技术手段的总称。在无损检测中超声检测凭借低成本、检测速度快、高灵敏度的优势在无损检测中占据重要的地位。传统的无损检测有A型、B型和C型,在对复杂构建物体进行探伤时,超声单探头检测略显逊色,所以需要采用多探头、多角度方式进行检测;在超声CT成像中,并不是所有通道同时都只执行收或者发方式,每个探头可以独立设置收发,同时检测通道也可以任意组合,以便不同的场合下使用不同的通道检测,从而实现柔性通道检测。本课题主要是设计多通道数字式超声波检测系统,通过搭建硬件电路完成超声信号的发射与接收,以软件硬件相结合的方式实现A型超声探伤仪的数字一体化、小型化、模块化。论文首先介绍了超声中涉及到的物理参数和超声波的传播特性,并分析了探头的工作原理,尤其是课题中使用的水浸聚焦探头,包括参数以及测量中所用到的公式。其次构建了多路数字超声系统的总体构架,通过分析总体构架解决了系统间每一部分相连的关键技术,从而最终制定了一套多路数字超声系统的整体方案。在方案中主要包括如下模块:电源模块、超声脉冲发射模块、接收模块、模拟开关模块、FPGA控制传输模块、LVDS转换模块、USB传输模块。论文中对每个模块都进行了详细的阐述,通过理论计算、仿真、实物验证,对比标准仪器验证等方法,验证了每一模块的可实施性和正确性。最后根据硬件系统编写了相应的硬件程序和软件程序,硬件程序包括FPGA发射、接收、数据采集程序,软件程序包括LabView编写的数据传输显示程序。最终通过硬件+软件的方式完成了多路数字超声系统的研究。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-9 1.绪论 9-14 1.1 课题研究的背景及意义 9-11 1.2 超声仪器技术研究进展 11-12 1.2.1 国内外超声波检测技术现状 11 1.2.2 超声波检测仪器的发展趋势 11-12 1.3 论文主要研究内容和章节安排 12-14 2.超声波检测基本理论 14-23 2.1 描述超声的物理参量 14-16 2.2 超声波探伤方法分类 16-19 2.3 超声波探头工作原理 19-22 2.3.1 压电陶瓷 19 2.3.2 正逆压电效应 19-20 2.3.3 聚焦探头工作原理 20-22 2.4 本章小结 22-23 3.多路数字超声波系统总体设计方案 23-30 3.1 超声探伤仪组件 23-24 3.2 数字超声系统关键设计 24-28 3.3 多路数字超声系统总体设计方案 28-29 3.4 本章小结 29-30 4.多路数字超声波系统硬件设计 30-58 4.1 超声波检测电路 30-52 4.1.1 电源模块 30-31 4.1.2 超声脉冲发射模块 31-40 4.1.3 超声接收模块 40-52 4.2 数据采集处理模块设计 52-56 4.2.1 高速 A/D 转换 52-53 4.2.2 LVDS 数据转换 53-55 4.2.3 USB 传输模块 55-56 4.3 本章小结 56-58 5.多路数字超声波系统软件设计 58-69 5.1 系统软件总体流程 58-59 5.2 硬件电路程序设计 59-64 5.2.1 超声波激励脉冲信号 59-60 5.2.2 数据采集程序设计 60-62 5.2.3 LVDS 传输程序设计 62-64 5.3 上位机 Labview 程序设计 64-68 5.3.1 USB 数据传输程序 64-65 5.3.2 多路波形显示设计 65-68 5.4 本章小结 68-69 6.总结与展望 69-70 6.1 总结 69 6.2 展望 69-70 参考文献 70-73 攻读硕士学位期间发表的论文 73-74 致谢 74-75
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 采用各种新技术的自动检测系统 > 超声波检测及其设备
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