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简论相控阵聚焦法则算法实现关键技术

收藏本文 2024-01-14 点赞:9313 浏览:35367 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:实现对材料进行高精度、高分辨率的定量检测已经成为现代无损检测技术的进展走势,它需要保证能够为当代工业设备提供更加精准的无损评价。近年来,在无损检测领域的一个探讨热点就是超声相控阵检测技术。超声相控阵检测技术是一种先进的自动化检测技术,该技术通过对超声阵列换能器中的各个阵元通过一定的聚焦法则算法进行相控阵制约,可获得灵活可控的合成波束,并可以随意制约聚焦点的位置。超声相控阵具有动态聚焦、电子扫查、扇形扫描等多种特性,可检测较为复杂的形状物体,能有效提升检测灵敏度。本次课题通过对超声相控阵发射与接收原理的探讨,利用FPGA为开发平台,设计并实现了超声相控阵系统的主控平台。主控平台具有以下基本功能:能够完成相控阵聚焦法则算法,得到16通道的触发脉冲延时数据;拥有三种相控阵扫描方式(扇形扫描、深度聚焦及手动定位);通过对各个通道延时触发脉冲的制约实现波束的聚焦;对各个通道进行并行采样,实现回波信号的延时补偿,并对补偿后波束进行合成,最终将数据运用USB2.0传输给上位机。本次论文对相控阵主控平台的各个模块进行了详细的阐述及仿真时序的浅析,其中包括:USB2.0通信模块、总线制约模块、算法实现模块、扫描模块、延时模块、延时补偿模块、A/D采样制约模块、波束合成模块及高速缓存模块等。论文最后还对基于FPGA实现的相控阵聚焦算法与论述值进行了详细的误差浅析。论文为进一步实现整个超声相控阵系统奠定了一定的基础,对相控阵系统的设计具有一定的参考价值。关键词:超声相控阵论文聚焦法则算法论文关键技术论文FPGA论文

    摘要6-7

    Abstract7-10

    第1章 绪论10-14

    1.1 引言10-11

    1.2 相控阵超声无损检测技术进展近况11-12

    1.2.1 国内相控阵超声无损检测技术进展近况11-12

    1.2.2 国外相控阵超声无损检测技术进展近况12

    1.3 本课题探讨作用及内容12-14

    1.3.1 本课题探讨作用12-13

    1.3.2 本课题探讨内容13-14

    第2章 超声相控阵聚焦原理概述14-21

    2.1 超声波声场论述14-16

    2.2 超声检测原理16-17

    2.3 超声相控阵检测原理17-20

    2.3.1 超声相控阵探头17-18

    2.3.2 超声相控阵发射18

    2.3.3 超声相控阵接收18-19

    2.3.4 相控阵聚焦法则19-20

    2.4 本章小结20-21

    第3章 超声相控阵系统总体结构21-26

    3.1 超声相控阵系统整体结构21-22

    3.2 相控阵系统主控平台(FPGA)22-24

    3.3 相控阵系统模拟平台介绍24-25

    3.4 本章小结25-26

    第4章 主控平台(FPGA)设计26-55

    4.1 通信模块设计26-31

    4.2 总线制约模块设计31-32

    4.3 相控阵发射模块设计32-48

    4.3.1 发射制约模块设计32-34

    4.3.2 算法实现模块设计34-39

    4.3.3 扫描模块设计39-44

    4.3.4 延时模块设计44-46

    4.3.5 发射模块顶层46-48

    4.4 相控阵接收模块设计48-53

    4.4.1 A/D采样制约模块49

    4.4.2 延时补偿模块49-50

    4.4.3 高速数据缓存50-51

    4.4.4 波束合成模块51-52

    4.4.5 接收模块顶层52-53

    4.5 相控阵系统顶层53-54

    4.6 本章小结54-55

    第5章 相控阵聚焦算法浅析55-60

    总结与展望60-62

    总结60-61

    展望61-62

    致谢62-63

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