本文關(guān)鍵詞：CORDIC算法在超聲相控陣檢測儀的應(yīng)用

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【摘要】：超聲相控陣是一種重要的無損檢測方法,保證超聲相控陣檢測儀對數(shù)據(jù)信號的高精度實(shí)時處理能有效提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)即坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算方法,通過簡單的加法和移位運(yùn)算即可實(shí)現(xiàn)計算三角函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、開平方函數(shù)等超越函數(shù),可降低硬件實(shí)現(xiàn)難度。本文以“CORDIC算法在超聲相控陣檢測儀的應(yīng)用”為題,提出將CORDIC算法應(yīng)用于超聲相控陣儀器中以計算相關(guān)復(fù)雜函數(shù),為超聲相控陣儀器數(shù)據(jù)信號處理方法提供新思路,對超聲相控陣檢測技術(shù)乃至無損檢測技術(shù)的發(fā)展都具有重要學(xué)術(shù)價值與實(shí)際意義。研究工作得到國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)(No.2013YQ230575)資助。本文圍繞CORDIC算法在超聲相控陣檢測儀的應(yīng)用進(jìn)行研究,主要工作包括:(1)針對傳統(tǒng)CORDIC算法缺點(diǎn),分別闡述高基數(shù)CORDIC算法、角度重編碼CORDIC算法、混合粗微調(diào)CORDIC算法與冗余CORDIC算法這4種改進(jìn)型CORDIC算法原理,并分析各自的應(yīng)用特點(diǎn)、各改進(jìn)型算法的優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域。(2)闡述直接數(shù)字式頻率合成DDS(Direct Digital Synthesizer)技術(shù)基本原理,分析超聲相控陣DDS數(shù)字合成模塊的功能與信號處理特點(diǎn),并將高基數(shù)CORDIC算法應(yīng)用于DDS數(shù)字合成模塊中,進(jìn)行相關(guān)算法建模與性能仿真。實(shí)驗(yàn)證明,高基數(shù)CORDIC算法實(shí)現(xiàn)正余弦三角函數(shù)運(yùn)算結(jié)果絕對誤差值小于9.0×10-5。(3)研究時間增益補(bǔ)償TGC(Time Gain Compensate)技術(shù)基本原理,闡述超聲相控陣TGC模塊的功能與信號處理特點(diǎn),將高基數(shù)CORDIC算法應(yīng)用于TGC模塊并進(jìn)行算法建模與性能仿真。實(shí)驗(yàn)證明,高基數(shù)CORDIC算法實(shí)現(xiàn)對數(shù)函數(shù)運(yùn)算結(jié)果絕對誤差值小于7.0×10-5。(4)闡述正交解調(diào)技術(shù)基本原理,分析超聲相控陣回波正交解調(diào)模塊功能與信號處理特點(diǎn),將混合粗微調(diào)CORDIC算法應(yīng)用于該模塊并進(jìn)行算法建模與性能仿真。實(shí)驗(yàn)證明混合粗微調(diào)CORDIC算法實(shí)現(xiàn)開平方函數(shù)運(yùn)算結(jié)果絕對誤差值小于2.0×10-4。仿真實(shí)驗(yàn)表明,CORDIC算法在超聲相控陣檢測儀中的運(yùn)用,能有效保證數(shù)據(jù)精度同時,也大幅降低算法硬件復(fù)雜度,驗(yàn)證了CORDIC算法在超聲相控陣檢測儀中應(yīng)用的有效性與可行性。
【關(guān)鍵詞】：超聲相控陣 CORDIC算法 DDS TGC 正交解調(diào)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH878.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 超聲相控陣檢測儀基本構(gòu)架與信號實(shí)時處理需求12-14
• 1.3 課題相關(guān)內(nèi)容國內(nèi)外研究進(jìn)展14-22
• 1.3.1 超聲相控陣儀器復(fù)雜函數(shù)計算方法14-18
• 1.3.2 CORDIC算法技術(shù)發(fā)展18-22
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排22-23
• 第二章 幾種改進(jìn)CORDIC算法與應(yīng)用分析23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 高基數(shù)CORDIC算法23-25
• 2.2.1 算法原理23-24
• 2.2.2 特點(diǎn)與應(yīng)用分析24-25
• 2.3 角度重編碼CORDIC算法25-29
• 2.3.1 算法原理25-28
• 2.3.2 特點(diǎn)與應(yīng)用分析28-29
• 2.4 混合粗微調(diào)CORDIC算法29-34
• 2.4.1 算法原理29-33
• 2.4.2 特點(diǎn)與應(yīng)用分析33-34
• 2.5 基于冗余數(shù)CORDIC算法34-36
• 2.5.1 算法原理34-35
• 2.5.2 特點(diǎn)與應(yīng)用分析35-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第三章 基于高基數(shù)CORDIC算法DDS數(shù)字合成模塊研究37-53
• 3.1 引言37
• 3.2 超聲相控陣DDS數(shù)字合成模塊37-45
• 3.2.1 DDS基本原理37-43
• 3.2.2 超聲相控陣DDS數(shù)字合成模塊功能與應(yīng)用43-44
• 3.2.3 信號處理特點(diǎn)44-45
• 3.3 基于高基數(shù)CORDIC算法DDS數(shù)字合成模塊設(shè)計45-49
• 3.3.1 基于高基數(shù)CORDIC算法DDS數(shù)字合成模塊建模46-47
• 3.3.2 DDS數(shù)字合成模塊FPGA實(shí)現(xiàn)47-49
• 3.4 基于高基數(shù)CORDIC算法DDS數(shù)字合成模塊性能仿真49-52
• 3.4.1 仿真方法49-50
• 3.4.2 結(jié)果分析50-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 基于高基數(shù)CORDIC算法TGC模塊研究53-68
• 4.1 引言53
• 4.2 超聲相控陣TGC模塊53-62
• 4.2.1 TGC基本原理53-59
• 4.2.2 超聲相控陣TGC模塊功能與應(yīng)用59-61
• 4.2.3 信號處理特點(diǎn)61-62
• 4.3 基于高基數(shù)CORDIC算法TGC模塊設(shè)計62-64
• 4.3.1 基于高基數(shù)CORDIC算法TGC模塊建模62-63
• 4.3.2 TGC模塊FPGA實(shí)現(xiàn)63-64
• 4.4 基于高基數(shù)CORDIC算法TGC模塊性能仿真64-67
• 4.4.1 仿真方法65
• 4.4.2 結(jié)果分析65-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 第五章 基于混合粗微調(diào)CORDIC算法超聲回波正交解調(diào)模塊研究68-83
• 5.1 引言68
• 5.2 超聲相控陣回波正交解調(diào)模塊68-76
• 5.2.1 正交解調(diào)基本原理69-74
• 5.2.2 超聲相控陣回波正交解調(diào)模塊功能與應(yīng)用74-76
• 5.2.3 信號處理特點(diǎn)76
• 5.3 基于混合粗微調(diào)CORDIC算法回波正交解調(diào)模塊設(shè)計76-79
• 5.3.1 基于混合粗微調(diào)CORDIC算法回波正交解調(diào)模塊建模77
• 5.3.2 回波正交解調(diào)模塊FPGA實(shí)現(xiàn)77-79
• 5.4 基于混合粗微調(diào)CORDIC算法回波正交解調(diào)模塊性能仿真79-81
• 5.4.1 仿真方法79-80
• 5.4.2 結(jié)果分析80-81
• 5.5 本章小結(jié)81-83
• 結(jié)論與展望83-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果89-90
• 致謝90-91
• 附件91

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本文編號：1021142