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超声相控阵系统中高精度触发系统研究

作者：杨斌 Publish: 2007-10-15 Hits:-

【中文题名】

超声相控阵系统中高精度触发系统研究

【英文题名】

Research on High-precision Phased Ultrasonic Transmission in Phased Array Ultrasonic System

【学科专业】

信号与信息处理

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-10-15

【中关键词】

超声检测,相控阵,相位延时,CPLD,,

【英关键词】

Ultrasonic Testing,Phased Array,Phase Delay,Complex Programmable Logic Device （CPLD）,

【分类导航】

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

【论文摘要】

超声相控阵技术通过对超声阵列换能器中各阵元进行相位控制,获得灵活可控的合成波束,它具有能进行动态聚焦、可进行成像检测、可检测复杂形状物体、能提高检测灵敏度、分辨力和信噪比等多项优点。而现有的超声相控阵检测系统由于其结构复杂、成本高、价格昂贵,而且维护困难,一般的厂家难以负担,不能广泛的应用于工业无损检测领域。为此,本文利用超声相控阵检测原理,研究并设计16通道超声相控阵高精度触发实验系统,改造现有的多通道数字探伤仪,使其满足超声相控阵检测要求,并能实施超声相控阵检测。论文首先对超声相控阵的相位延时技术进行了详细研究,论证了阵元数和延时精度对相控发射精度的影响,结合现有的16通道数字探伤仪,得出在延时精度小于20ns时,基本满足16通道相控阵超声的检测要求。对于相位延时这一关键技术,根据得出的16通道高精度相控阵触发系统的延时精度要求,在满足现有的16通道数字探伤仪外触发的前提下,着重阐述了以脉冲激励为基础的数字相位延时的原理和实现,设计了基于CPLD的一套16通道超声相控阵高精度触发实验系统。实验测试表明,该系统延时分辨率达到l0ns,最大延时值可达2.55μs,这种延时方法与传...

【论文题纲】

摘要	4-5
Abstract	5-9
1. 引言	9-15
1.1 本课题的研究背景及意义	9-10
1.2 相控阵超声无损检测技术发展现状	10-12
1.2.1 国外相控阵超声无损检测技术发展概况	10-11
1.2.2 国内相控阵超声无损检测技术发展概况	11-12
1.3 相控延时技术的发展现状	12-13
1.4 研究的主要工作和内容安排	13-15
2. 相控发射精度分析	15-34
2.1 超声相控阵原理概述	15-17
2.1.1 相控阵发射	15-16
2.1.2 相控阵接收	16-17
2.2 动态电子聚焦	17-19
2.2.1 动态电子聚焦原理	17-18
2.2.2 聚焦声束特性	18-19
2.3 相控延时计算	19-22
2.4 相控发射控制精度分析	22-33
2.4.1 相控阵换能器阵元数对相控发射的影响	24-28
2.4.2 延迟精度对相控发射的影响	28-33
2.5 小结	33-34
3. 系统实现	34-50
3.1 系统总体设计	34-38
3.1.1 系统功能设计要求	34-35
3.1.2 系统总体设计	35-37
3.1.3 复杂可编程逻辑器件简介	37-38
3.2 系统实现原理	38-48
3.2.1 CPLD外围电路设置	39
3.2.2 在线调整延时数据的实现	39-42
3.2.3 延时同步的实现	42-43
3.2.4 精确发射延时的实现	43-48
3.3 设置16 通道延时数据的软件设计	48
3.4 小结	48-50
4. 实验测试结果分析	50-58
4.1 引言	50
4.2 实验测试	50-56
4.3 小结	56-58
结论	58-60
附录Ⅰ电路图	60-61
附录Ⅱ实物图	61-62
参考文献	62-66
致谢	66-67
攻读硕士学位期间发表的论文	67

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.385255



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