本文關(guān)鍵詞：超聲探頭頻響特性數(shù)字化檢測(cè)方法研究與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 超聲探頭 數(shù)字化 頻率響應(yīng) 匹配測(cè)量

【摘要】：超聲探測(cè)作為利用超聲波特性的一種無損檢測(cè)方式,以其高精度、高靈敏度、安全無害的特點(diǎn)被愈來愈廣泛地應(yīng)用。超聲探頭作為超聲探測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,其性能直接影響所處探測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。作為非線性器件,超聲探頭僅接收頻率位于其通頻帶內(nèi)的回波信號(hào)或發(fā)射信號(hào),因此,如何便捷有效地測(cè)得超聲探頭頻響特性,了解換能器的合理工作頻段,使其更好地服務(wù)于超聲探測(cè)系統(tǒng)成為重要的研究課題�，F(xiàn)有超聲探頭性能測(cè)量方法多為脈沖回波法和水聽器法。脈沖回波法不能提供定量分析,測(cè)量結(jié)果具有不可避免的固有誤差;水聽器法要求探頭有堅(jiān)固的水密結(jié)構(gòu),不具有普遍適用性,且設(shè)備造價(jià)較高。工程實(shí)際應(yīng)用中仍普遍采用對(duì)人員技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)依賴度較高的人工測(cè)量方式。參考電路系統(tǒng)對(duì)頻響測(cè)量的一般方法,本文針對(duì)超聲探頭頻響檢測(cè)需求提出了一個(gè)基于實(shí)際應(yīng)用的數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。本文詳述了系統(tǒng)硬件架構(gòu)組成與檢測(cè)方案的擬定,并在已搭建的系統(tǒng)平臺(tái)上完成了多種情況下超聲探頭頻響特性的測(cè)量。論文主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下:1)本文提出了在超聲應(yīng)用背景下將復(fù)雜硬件設(shè)備軟件化實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)新思路,由此設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于小規(guī)模電路,低功耗,且具有一定精確度與普遍適用性的應(yīng)用型超聲探頭數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)。2)針對(duì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證了基于不同激勵(lì)信號(hào)的數(shù)字化檢測(cè)方法,在仿真平臺(tái)上對(duì)不同設(shè)計(jì)方法的測(cè)量準(zhǔn)確度與抗噪聲性能進(jìn)行了模擬,優(yōu)選確定了本系統(tǒng)最終采用的基于線性調(diào)頻信號(hào)的超聲探頭檢測(cè)方法。3)使用上述方案對(duì)探頭實(shí)際檢測(cè)時(shí),提出了同型號(hào)匹配和通頻帶匹配兩種實(shí)測(cè)電路匹配方法。通過對(duì)同型號(hào)匹配實(shí)驗(yàn)測(cè)量驗(yàn)證了本系統(tǒng)具有良好的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。對(duì)無法同型號(hào)匹配的單個(gè)探頭基于通頻帶匹配方式展開了準(zhǔn)確度與適用性檢驗(yàn),探討了此種匹配測(cè)量形式下匹配探頭對(duì)系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的影響。通過對(duì)本系統(tǒng)的實(shí)際測(cè)量使用,本文設(shè)計(jì)的數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)能夠完成超聲探頭頻響特性的快速高效檢測(cè),測(cè)量方法兼顧多種匹配情況,測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確有效,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、低成本、易于操作且適用于多種超聲探頭,便于推廣使用,具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：超聲探頭 數(shù)字化 頻率響應(yīng) 匹配測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB559
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 課題背景概述11
• 1.2 課題研究意義11
• 1.3 現(xiàn)階段國內(nèi)外發(fā)展概況11-12
• 1.4 論文主要工作及結(jié)構(gòu)12-15
• 1.4.1 論文的主要工作12-13
• 1.4.2 論文的基本結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 超聲探頭特性與數(shù)字化頻響檢測(cè)理論15-23
• 2.1 超聲與超聲的特性15-16
• 2.1.1 超聲的定義15
• 2.1.2 超聲的特性15-16
• 2.2 超聲換能器及其特性16-18
• 2.2.1 超聲換能器特性概述16
• 2.2.2 壓電超聲換能器16-17
• 2.2.3 電容式微加工超聲換能器17-18
• 2.2.4 聲發(fā)射超聲換能器18
• 2.3 頻率特性及其檢測(cè)方法18-21
• 2.3.1 頻率響應(yīng)18-19
• 2.3.2 頻率響應(yīng)的數(shù)學(xué)分析19-20
• 2.3.3 頻率響應(yīng)的主要檢測(cè)方法20-21
• 2.4 軟件無線電思想21
• 2.5 本章小結(jié)21-23
• 第三章 數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)23-31
• 3.1 數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)原理框圖設(shè)計(jì)23-24
• 3.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)主控模塊設(shè)計(jì)24-27
• 3.2.1 高速網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊設(shè)計(jì)24-25
• 3.2.2 數(shù)據(jù)邏輯控制模塊設(shè)計(jì)25-27
• 3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)27-30
• 3.3.1 高速數(shù)模轉(zhuǎn)換與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)27-28
• 3.3.2 發(fā)射放大模塊設(shè)計(jì)28-29
• 3.3.3 前置放大模塊設(shè)計(jì)29-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 第四章 頻響數(shù)字化檢測(cè)方法研究與設(shè)計(jì)31-59
• 4.1 超聲探頭檢測(cè)系統(tǒng)激勵(lì)信號(hào)方法設(shè)計(jì)31-45
• 4.1.1 基于沖激信號(hào)的頻率特性分析方法設(shè)計(jì)31-32
• 4.1.2 基于窄帶脈沖信號(hào)的頻率特性分析方法設(shè)計(jì)32-35
• 4.1.3 基于白噪聲信號(hào)的頻率特性分析方法設(shè)計(jì)35-36
• 4.1.4 基于偽隨機(jī)信號(hào)的頻率特性分析方法設(shè)計(jì)36-39
• 4.1.5 基于單頻正弦信號(hào)的頻率特性分析方法設(shè)計(jì)39-40
• 4.1.6 基于傳統(tǒng)正弦掃頻信號(hào)的頻率特性分析方法設(shè)計(jì)40-42
• 4.1.7 基于數(shù)字化線性調(diào)頻信號(hào)的頻率特性分析方法設(shè)計(jì)42-45
• 4.2 數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)信號(hào)方法仿真分析45-53
• 4.2.1 檢測(cè)系統(tǒng)仿真信道環(huán)境45-46
• 4.2.2 基于窄帶脈沖信號(hào)的仿真信道測(cè)試46-48
• 4.2.3 基于偽隨機(jī)信號(hào)的仿真信道測(cè)試48-50
• 4.2.4 基于線性調(diào)頻信號(hào)的仿真信道測(cè)試50-51
• 4.2.5 信道噪聲引入與仿真結(jié)果綜合分析51-53
• 4.3 超聲探頭頻響特性測(cè)算方法與分析53-57
• 4.3.1 僅含發(fā)送探頭與接收探頭的測(cè)量電路53-54
• 4.3.2 接入功率放大電路的測(cè)量電路54-55
• 4.3.3 接入功率放大電路及前置放大器的測(cè)量電路55-57
• 4.3.4 不同測(cè)算方法的實(shí)測(cè)比較分析57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 第五章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與檢測(cè)實(shí)驗(yàn)59-71
• 5.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與對(duì)象59-63
• 5.1.1 檢測(cè)系統(tǒng)環(huán)境59-60
• 5.1.2 待測(cè)超聲探頭60-63
• 5.2 基于同型號(hào)匹配的超聲探頭頻響特性檢測(cè)63-67
• 5.2.1 諧振頻率為 1MHz左右的探頭特性檢測(cè)63-64
• 5.2.2 諧振頻率為 400kHz左右的探頭特性檢測(cè)64-66
• 5.2.3 諧振頻率為 50kHz左右的探頭特性檢測(cè)66-67
• 5.3 基于通頻帶匹配的超聲探頭頻響特性檢測(cè)67-70
• 5.3.1 汕超小型壓電探頭匹配檢測(cè)汕超超小型探頭67-68
• 5.3.2 汕超直探頭匹配檢測(cè)CMUT68-69
• 5.3.3 汕超小型壓電探頭的不同探頭匹配檢測(cè)69-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 總結(jié)與展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果76-77
• 致謝77-78
• 附件78

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 段旭朝;;沖激函數(shù)及其特性解析[J];電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào);2008年04期

2 陳海龍,李宏;基于MATLAB的偽隨機(jī)序列的產(chǎn)生和分析[J];計(jì)算機(jī)仿真;2005年05期

3 孫金泉;楊江平;畢紅葵;;掃頻式頻譜分析儀測(cè)量雷達(dá)發(fā)射功率誤差分析[J];雷達(dá)與對(duì)抗;2013年01期

4 余登,錢夢(mèng)，

本文編號(hào)：636317