由單個(gè)脈沖激勵(lì)的超聲信號(hào)具備有限新息率信號(hào)特征,能夠?qū)ζ溥M(jìn)行稀疏采樣,進(jìn)而從稀疏采樣數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確恢復(fù)出原信號(hào)的關(guān)鍵信息參數(shù),可以有效降低脈沖類超聲信號(hào)的A/D采樣速率,減少采集數(shù)據(jù)量,在超聲檢測(cè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而編碼激勵(lì)超聲能夠有效提高檢測(cè)信號(hào)的平均聲功率而不增加發(fā)射電壓,并提高檢測(cè)范圍與信噪比,在超聲檢測(cè)領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。但編碼超聲信號(hào)波形結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不具備有限新息率信號(hào)特征,因此無(wú)法直接應(yīng)用基于有限新息率的采樣理論對(duì)其進(jìn)行稀疏采樣,制約了其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。針對(duì)這一現(xiàn)狀,論文在研究編碼超聲信號(hào)特點(diǎn)與有限新息率稀疏采樣理論的基礎(chǔ)上,提出了一種適用于編碼超聲信號(hào)的有限新息率稀疏采樣框架,推導(dǎo)其理論體系,并通過(guò)自行設(shè)計(jì)的硬件電路實(shí)現(xiàn)了這一框架。論文首先分析了現(xiàn)有的有限新息率稀疏采樣理論,對(duì)目前脈沖類超聲信號(hào)有限新息率采樣體系進(jìn)行了歸納和總結(jié)。建立了編碼超聲信號(hào)的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)理論研究和仿真手段分析了編碼超聲信號(hào)的時(shí)頻特征、激勵(lì)方式以及換能器響應(yīng)信號(hào)的特性。結(jié)合在缺陷檢測(cè)領(lǐng)域?qū)夭ㄐ盘?hào)參數(shù)的要求,提出了一種基于高階矩提取的編碼超聲回波信號(hào)脈沖流轉(zhuǎn)換方法,將編碼超聲回波信號(hào)轉(zhuǎn)換為有限新息率信... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：101 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

陣列脈沖超聲信號(hào)FRI采樣預(yù)處理硬件電路

基于FRI的編碼超聲信號(hào)稀疏采樣方法研究10圖1.6陣列脈沖超聲信號(hào)FRI采樣預(yù)處理硬件電路Fig.1.6ArraypulsedultrasonicsignalsFRIsamplingpreprocessingcircuit圖1.7基于Elliptic-LPF的陣列脈沖超聲信號(hào)FRI采樣核電路Fig.1.7FRIsamplingkernelcircuitofarraypulsedultrasonicsignalsbasedonElliptic-LPF1.4論文主要研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排FRI稀疏采樣作為一種新型A/D采樣理論，能夠突破奈奎斯特采樣頻率的限制，以更低的A/D采樣速率、更少的采集數(shù)據(jù)量準(zhǔn)確重構(gòu)被采樣信號(hào)的關(guān)鍵信息參數(shù)，將其在超聲檢測(cè)領(lǐng)域當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用，能夠有效解決高頻、寬頻帶以及多傳感器陣列長(zhǎng)時(shí)間大范圍超聲檢測(cè)場(chǎng)合因A/D采樣速率過(guò)高、采集數(shù)據(jù)量過(guò)大造成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與傳輸困難這一技術(shù)瓶頸。然而目前超聲信號(hào)的FRI采樣研究主要還是面向單脈沖激勵(lì)形式，編碼超聲信號(hào)不具備FRI信號(hào)的特性，不滿足

基于FRI的編碼超聲信號(hào)稀疏采樣方法研究56第五章編碼超聲信號(hào)脈沖流構(gòu)建硬件實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)編碼超聲信號(hào)的高階矩具有有限個(gè)信息自由度，可以用FRI稀疏采樣構(gòu)架對(duì)其進(jìn)行采樣，但如果用數(shù)據(jù)后處理方法實(shí)現(xiàn)，必然導(dǎo)致后續(xù)數(shù)字信號(hào)處理復(fù)雜度增加，實(shí)時(shí)處理的時(shí)效性降低。為此，需要設(shè)計(jì)一套模擬信號(hào)處理電路，根據(jù)編碼超聲信號(hào)的高階矩轉(zhuǎn)換過(guò)程，通過(guò)模擬電路直接將編碼超聲信號(hào)在A/D采樣前轉(zhuǎn)換成高階矩信號(hào)。根據(jù)4.2節(jié)中基于高階矩的編碼超聲信號(hào)脈沖流構(gòu)建方法，設(shè)計(jì)硬件實(shí)現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)框圖如圖5.1所示。圖5.1編碼超聲信號(hào)脈沖流構(gòu)建硬件電路結(jié)構(gòu)框圖Fig.5.1Blockdiagramofthecodedultrasonicsignalpulsestreamstructurehardwarecircuit所設(shè)計(jì)的編碼超聲信號(hào)脈沖流構(gòu)建硬件實(shí)現(xiàn)電路主要包括回波接收電路、二階矩提取電路、高階矩轉(zhuǎn)換電路與增益調(diào)整電路。首先通過(guò)控制模塊產(chǎn)生編碼信號(hào)，再通過(guò)激勵(lì)模塊產(chǎn)生高能編碼激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)超聲換能器得到編碼超聲信號(hào)，編碼超聲信號(hào)通過(guò)回波接收電路進(jìn)行限幅、前置放大與帶通濾波去噪。之后通過(guò)二階矩提取電路提取編碼超聲信號(hào)的二階矩，再通過(guò)高階矩轉(zhuǎn)換電路進(jìn)一步提取編碼超聲信號(hào)的高階矩，將其構(gòu)造成為超聲脈沖流信號(hào)，最終通過(guò)增益調(diào)整電路控制輸出增益。5.1二進(jìn)制頻率編碼信號(hào)產(chǎn)生與激勵(lì)電路二進(jìn)制頻率編碼信號(hào)產(chǎn)生與激勵(lì)電路可根據(jù)編碼規(guī)則產(chǎn)生所需的二進(jìn)制頻率編碼信號(hào)，并將其進(jìn)行功率放大成為高能編碼激勵(lì)信號(hào)以激勵(lì)超聲換能器得到編碼超聲信號(hào)。二進(jìn)制頻率編碼信號(hào)產(chǎn)生與激勵(lì)電路包括電源模塊、控制模塊與超聲激勵(lì)模塊，控制模塊以FPGA數(shù)字芯片為核心構(gòu)成，通過(guò)軟件編程使控制模

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]一種相位編碼信號(hào)及其失配濾波器設(shè)計(jì)方法[J]. 徐磊磊,臧會(huì)凱,周生華,劉宏偉,嚴(yán)俊坤.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(04)
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博士論文
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碩士論文
[1]基于FRI的陣列超聲信號(hào)稀疏采樣硬件實(shí)現(xiàn)方法研究[D]. 郁嘉暉.江蘇大學(xué) 2019
[2]基于指數(shù)再生核的超聲信號(hào)稀疏采樣方法研究[D]. 申靜靜.江蘇大學(xué) 2018
[3]基于稀疏采樣數(shù)據(jù)的管道缺陷超聲復(fù)合陣列檢測(cè)方法研究[D]. 倪英杰.江蘇大學(xué) 2017
[4]基于稀疏表示的管道缺陷超聲復(fù)合陣列成像研究[D]. 李迎雪.江蘇大學(xué) 2017
[5]基于FRI的超聲信號(hào)稀疏采樣硬件實(shí)現(xiàn)方法研究[D]. 江洲.江蘇大學(xué) 2017
[6]超聲回波參數(shù)估計(jì)及其在管道缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用[D]. 邵勇華.江蘇大學(xué) 2016
[7]基于FRI的超聲波低頻成像[D]. 林偉毅.華南理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3213611