【摘要】：超聲相控陣成像技術(shù)具有波束控制靈活、檢測(cè)范圍大、檢測(cè)結(jié)果直觀等特點(diǎn),在工業(yè)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域具有廣泛地應(yīng)用。本文旨在研究超聲相控陣聲場(chǎng)與波束形成算法,在此基礎(chǔ)上研制一臺(tái)64通道超聲相控陣檢測(cè)系統(tǒng)。主要的工作如下:1.研究了超聲相控陣基本原理、掃查方式。研究了單個(gè)矩形換能器和線性換能器陣列的聲場(chǎng)計(jì)算方法,分析了延時(shí)精度對(duì)合成波束的誤差旁瓣、偏轉(zhuǎn)和聚焦精度的影響。2.研究了超聲波束形成算法,基于數(shù)字波束形成技術(shù)研究了高精度延時(shí)的實(shí)現(xiàn)算法,包括基于分?jǐn)?shù)時(shí)延濾波器和基于相位旋轉(zhuǎn)的波束形成算法。3.研究了超聲編碼激勵(lì)技術(shù),分析了編碼激勵(lì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。研究了常用的二進(jìn)制編碼序列,提出了編碼激勵(lì)的發(fā)射波形設(shè)計(jì)方法。4.提出了基于頻域信道估計(jì)的超聲信號(hào)檢測(cè)算法,通過(guò)類比無(wú)線通信中的多徑信道理論,在傳統(tǒng)超聲編碼激勵(lì)的基礎(chǔ)上采用帶循環(huán)前綴的Zadoff-Chu序列通過(guò)頻域處理實(shí)現(xiàn)理想的脈沖壓縮效果。5.設(shè)計(jì)了64通道超聲相控陣檢測(cè)成像系統(tǒng),基于模塊化的設(shè)計(jì)方案,完成了信號(hào)發(fā)射板、信號(hào)接收和處理板、系統(tǒng)控制板等板卡的硬件設(shè)計(jì)。在硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上,完成了超聲發(fā)射波束形成、多通道高速LVDS信號(hào)接收、動(dòng)態(tài)聚焦與接收波束形成、系統(tǒng)控制、總線傳輸?shù)饶K的FPGA設(shè)計(jì)。
[Abstract]:Ultrasonic phased array imaging technology has been widely used in the field of industrial nondestructive testing because of its flexible beam control, wide detection range and intuitive detection results. In this paper, the sound field and beamforming algorithm of ultrasonic phased array are studied, and a 64 channel ultrasonic phased array detection system is developed. The main work is as follows: 1. The basic principle and scanning mode of ultrasonic phased array are studied. The acoustic field calculation method of single rectangular transducer and linear transducer array is studied. The influence of delay precision on the error sidelobe, deflection and focusing accuracy of composite beam is analyzed. The ultrasonic beamforming algorithm and the high precision delay algorithm based on digital beamforming are studied, including fractional delay filter and beamforming algorithm based on phase rotation. The ultrasonic coding excitation technology is studied, and the performance index of the coded excitation system is analyzed. In this paper, the binary coding sequences are studied, and the design method of transmitting waveform with encoding excitation is put forward. An ultrasonic signal detection algorithm based on frequency domain channel estimation is proposed. The Zadoff-Chu sequence with cyclic prefix is used to realize the ideal pulse compression effect by frequency domain processing based on the traditional ultrasonic coding excitation. A 64 channel ultrasonic phased array imaging system is designed. Based on the modular design, the hardware design of signal transmitting board, signal receiving and processing board, system control board and so on is completed. Based on the hardware platform, the FPGA design of ultrasonic beamforming, multi-channel high-speed LVDS signal receiving, dynamic focusing and receiving beamforming, system control, bus transmission and so on has been completed.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB559;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2126626