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EMAT电磁超声无损检测系统设计

作　者: 姜海君
导　师: 王克成
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 无损检测电磁超声 FPGA NiosⅡ
分类号: TH878.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着无损检测技术应用范围的不断拓展,超声无损检测技术的应用也越来越广泛。传统的压电超声检测技术由于需要耦合剂进行耦合,因此很难满足某些特定条件下的检测要求。而电磁超声检测技术是通过电磁感应原理在试样中激发和接收超声波进行检测的方法,由于其非接触的特点,在高温、在线检测、运动试样检测等传统超声检测方法很难满足要求的环境中得到了广泛的应用,成为传统超声检测方法的必要补充。本文通过理论分析和具体实践的方法提出了基于FPGA的SOPC技术集成电磁超声无损检测系统。首先,本文对电磁超声检测技术的原理进行了系统的理论分析。详细分析了电磁超声检测过程中能量的变化和传递过程,并在此基础上介绍了电磁超声探头的组成结构以及它与所激励超声波类型的对应关系并对影响系统灵敏度的因素作出了简要的分析。然后,在理论分析的基础上,设计了一套完整的电磁超声系统。整套系统包括模拟和数字两个部分,其中模拟部分包括:电磁超声探头,激发电路、接收电路和滤波电路;而数字电路部分采用ALTERA公司的EP1C6Q240C8芯片作为数字系统的开发硬件平台,嵌入NiosⅡ软核处理器及各种外设模块,加上外部的Flash、SDRAM来构成一个嵌入式处理器系统。本系统的软件部分采用模块化构成,由主程序、通信程序、中断程序及功能块程序组成。主要包括系统初始化、通道选择、增益控制、数据采集程序、同上位机通信等子程序模块。

全文目录

中文摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
1. 绪论  10-16
  1.1 电磁超声检测概述  10-11
  1.2 电磁超声检测技术的研究意义及国内外研究现状  11-14
    1.2.1 电磁超声检测技术的研究意义  11-12
    1.2.2 国外电磁超声检测技术的研究现状  12-14
    1.2.3 国内电磁超声检测技术的研究现状  14
  1.3 本课题的研究内容及章节安排  14-15
    1.3.1 本课题研究的主要内容  14-15
    1.3.2 本文的章节安排  15
  1.4 本章小结  15-16
2. 电磁超声检测的基本理论  16-25
  2.1 电磁超声无损检测的基本原理  16-19
  2.2 电磁超声无损检测系统的构成  19-21
  2.3 探头形式与超声波类型的关系  21-23
    2.3.1 电磁超声纵波探头结构  21
    2.3.2 电磁超声横波探头结构  21-22
    2.3.3 电磁超声表面波和Lamb 波探头结构  22-23
  2.4 影响电磁超声无损检测系统灵敏度的因素  23-24
  2.5 本章小结  24-25
3. 电磁超声无损检测系统模拟部分设计  25-37
  3.1 电磁超声探头的设计  25-26
  3.2 电磁超声系统激发电路设计  26-30
  3.3 电磁超声检测系统接收电路设计  30-34
    3.3.1 接收放大电路的设计  30-33
    3.3.2 接收电路供电部分的设计  33-34
  3.4 滤波电路设计  34-36
  3.5 本章小结  36-37
4. 电磁超声无损检测系统的数字部分设计  37-55
  4.1 SOPC 简介  37-39
    4.1.1 SOPC 简介  37
    4.1.2 构成SOPC 的三种方案  37-39
  4.2 FPGA 外围电路设计  39-43
    4.2.1 JTAG 接口电路设计  39-40
    4.2.2 外部存储器设计  40-42
    4.2.3 网络控制器选择  42-43
  4.3 基于SOPC 的电磁超声无损检测系统开发  43-54
    4.3.1 SOPC 系统开发流程  43-45
    4.3.2 基于SOPC 的电磁超声无损检测系统的硬件开发  45-52
    4.3.3 基于 SOPC 的电磁超声无损检测系统的软件开发  52-54
  4.4 本章小结  54-55
5.结论与展望  55-56
参考文献  56-60
致谢  60

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