超聲技術(shù)是以物理學(xué)、材料科學(xué)、電子科學(xué)、信息科學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù),廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、工業(yè)、軍事、日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。超聲在介質(zhì)中的傳輸規(guī)律及超聲效應(yīng)的研究是各類應(yīng)用的理論基礎(chǔ),最大效率地激勵(lì)超聲換能器產(chǎn)生可精確調(diào)控并且滿足需要的超聲聲場(chǎng)是該理論中非常關(guān)鍵的問題。目前成熟的方法是利用相控陣技術(shù)精確調(diào)控超聲聲場(chǎng)分布。其中對(duì)參數(shù)調(diào)節(jié)范圍大、高精度、大功率輸出的便攜式多通道超聲波激勵(lì)設(shè)備需求迫切。本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了便攜式多通道超聲可調(diào)脈沖可擴(kuò)展激勵(lì)模塊,各模塊既能獨(dú)立工作,也能實(shí)現(xiàn)多模塊級(jí)聯(lián)擴(kuò)充成多通道超聲可調(diào)脈沖激勵(lì)平臺(tái)。模塊包括高壓數(shù)字脈沖發(fā)生器構(gòu)成的超聲激勵(lì)單元、由FPGA+Nios Ⅱ軟核處理器組成的脈沖信號(hào)控制單元、以觸摸屏為主的人機(jī)交互單元、由同步信號(hào)控制組成的模塊級(jí)聯(lián)單元和電源供電單元五部分。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包含兩部分,由Verilog程序編寫的PWM發(fā)射模塊、外部信號(hào)頻率檢測(cè)模塊以及SoPC嵌入式硬件系統(tǒng),二是由嵌入式C語言編寫的Nios Ⅱ軟核處理器的用戶程序設(shè)計(jì)兩部分。本文分別設(shè)計(jì)了8路0-100V可調(diào)和4路0-200V可調(diào)的脈沖激勵(lì)模塊,兩種模塊均可實(shí)現(xiàn)各通道獨(dú)立控制,每通道的脈沖簇可以從單個(gè)脈沖到連續(xù)波可調(diào),控制參數(shù)包括中心頻率(10KHz-10MHz)、脈沖簇重復(fù)頻率(100Hz-1MHz)、占空比(0.001%-100%)、脈沖簇內(nèi)脈沖猝發(fā)個(gè)數(shù)(1-105)、相位控制(延時(shí)精度可達(dá)ns級(jí))、脈沖幅度(0-200V)、單通道連續(xù)工作時(shí)間(0-20小時(shí))可調(diào)。本文在研究超聲波產(chǎn)生與激勵(lì)原理的基礎(chǔ)上,確定了超聲可調(diào)脈沖激勵(lì)模塊的硬件電路設(shè)計(jì)、軟件程序設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成方案。通過對(duì)模塊的脈沖信號(hào)性能測(cè)試和模塊級(jí)聯(lián)測(cè)試,結(jié)果表明模塊的各通道激勵(lì)脈沖頻率可調(diào),激勵(lì)脈沖幅度可精確控制,各通道可以參考第一通道為基準(zhǔn)按設(shè)定相位進(jìn)行相控陣激勵(lì),相位控制參數(shù)可以連續(xù)改變,脈沖激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間可設(shè)定,達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。模塊間可通過同步信號(hào)級(jí)聯(lián)成多通道超聲可調(diào)脈沖激勵(lì)平臺(tái)。該設(shè)備具有便攜、多通道發(fā)射、大范圍參數(shù)設(shè)置、可實(shí)現(xiàn)從單脈沖激勵(lì)到脈沖簇,再到連續(xù)波的調(diào)整,為需要超聲波激勵(lì)的各類科研實(shí)驗(yàn)提供了可靠的可擴(kuò)充便攜超聲激勵(lì)模塊,具有廣闊的應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB55
【部分圖文】：

逑生正負(fù)電荷，這種情況就是壓電效應(yīng)）。一般而言，單個(gè)壓電換能器主要由聲學(xué)匹逡逑配、背襯和壓電材料三部分組成［３６］。其結(jié)構(gòu)如圖２－１所示：逡逑壓電材料逡逑邐１邋＾邋｜邋｜逡逑空氣介^沐偽吵膩義襄五五義掀ヅ洳沐義賢跡玻擼背荒芷鶻峁雇煎義希疲椋紓玻卞澹眨歟簦潁幔螅錚睿椋沐澹簦潁幔睿螅洌酰悖澹蟈澹螅簦潁酰悖簦酰潁邋義涎溝縑沾傘⒀溝緹炔牧系娜鋇閌巧榪垢擼ǎ常埃矗埃停潁幔歟螅�，震q托枰嗖閔義獻(xiàn)榪蠱ヅ洌熱縑畛淶蛻榪溝木酆銜錚費(fèi)跏髦哂姓持托緣�、流动性褐櫌有良辶x蝦玫奈露群突敵閱�，以掗嫛择其为填充五P郟尺襯殼暗某だ吹某藕佩義鮮涑鱟榪刮孔櫳�，换能器哉~湫癡衿德氏率淙胱榪刮菪�，为了功聦�(shí)撓行Т藎義纖孕枰諢荒芷骱圖だ粗湓黽悠ヅ淶緶酚糜詰鶻謐榪蠱ヅ洌郟常罰蕁３ǚ⑸溴義掀骷捌ヅ淶緶返腦砜蟯既繽跡玻菜荊哄義掀ヅ湎低沖義希睢梗掊危潁睿″義銑危峰澹懾迤ヅ溴緯義系繚村五蔚緶峰危冢殄位荒芷麇澹義襄五澹五五�？逦亓x襄五宕湎擼冢緬澹危桑卞義希逡誨逡誨邋邋逡誨邋邋邋邋邋邋邋邋邋邋邋邋邋邋邋邋邋邋逡誨逡誨逡誨濉逡誨濉逡誨逡誨逡誨逡誨逡誨澹擼義賢跡玻渤ǚ⑸淦骷捌ヅ淶緶吩砜蟯煎義希疲椋紓玻插澹眨歟簦潁幔螅錚睿椋沐澹簦潁幔睿螅恚椋簦簦澹蟈澹幔睿溴澹恚幔簦悖瑁椋睿玨澹悖椋潁悖酰椋翦澹猓歟錚悖脲澹洌椋幔紓潁幔礤義掀渲校

本文編號(hào)：2826804