隨著社會的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的需要,超聲無損檢測設(shè)備被廣泛應(yīng)用于工業(yè)管道、鐵路、航天航空等領(lǐng)域。一種基于超聲相控陣檢測的全聚焦成像算法相比于傳統(tǒng)相控陣具有更高的聚焦精度,更強的缺陷表征能力,被稱為“黃金法則”。然而這種全矩陣采集數(shù)據(jù)再進行后處理的算法需要的數(shù)據(jù)量和計算量巨大,難以實現(xiàn)實時成像,滿足工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的需求。因此,需要開展針對實時全聚焦方法的研究。本文基于硬件平臺的并行特性和全聚焦索引算法,重點對用硬件加速平臺實現(xiàn)全聚焦實時成像做了相關(guān)研究,設(shè)計了基于X86+FPGA架構(gòu)的超聲相控陣實時全聚焦系統(tǒng)。論文基于全聚焦算法的原理和并行特點,采用了數(shù)據(jù)索引法來實現(xiàn)全聚焦成像。分析了系統(tǒng)的設(shè)計需求,結(jié)合FPGA操作的并行性,提出了 X86+FPGA的硬件架構(gòu)作為超聲相控陣實時全聚焦系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。論文詳細論述了以X86模塊為核心板,底板FPGA芯片為計算核心的相控陣實時全聚焦系統(tǒng)的硬件電路原理圖設(shè)計,包括底板DDR3存儲電路設(shè)計、QSPI flash電路設(shè)計、AD9681數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計、USB接口電路設(shè)計、以及LCD顯示電路設(shè)計,搭建了相控陣實時全聚焦系統(tǒng)實驗電路板。該系統(tǒng)主要計算都在... 

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
    1.3 本論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排
第2章 超聲全聚焦算法的原理
    2.1 超聲相控陣技術(shù)
        2.1.1 改變聲束角度
        2.1.2 改變聲束位移
        2.1.3 改變聚焦距離
    2.2 全聚焦算法的基本原理
    2.3 基于索引的全聚焦算法
    2.4 本章小結(jié)
第3章 超聲全聚焦系統(tǒng)總體方案設(shè)計
    3.1 系統(tǒng)需求分析
        3.1.1 系統(tǒng)功能需求
        3.1.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲需求
        3.1.3 系統(tǒng)接口和性能需求
    3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計架構(gòu)
    3.3 系統(tǒng)總體設(shè)計方案
    3.4 本章小結(jié)
第4章 超聲全聚焦系統(tǒng)的硬件設(shè)計
    4.1 硬件電路設(shè)計方案
    4.2 超聲全聚焦系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
        4.2.1 存儲電路設(shè)計
        4.2.2 顯示電路接口設(shè)計
        4.2.3 控制接口電路設(shè)計
        4.2.4 數(shù)據(jù)采集模塊電路設(shè)計
        4.2.5 超聲全聚焦系統(tǒng)核心板
    4.3 本章小結(jié)
第5章 FPGA核心IP設(shè)計
    5.1 高速數(shù)據(jù)采集
        5.1.1 ADC芯片工作原理
        5.1.2 串行配置方法
        5.1.3 測試分析
    5.2 高速數(shù)據(jù)傳輸
        5.2.1 AXI協(xié)議
        5.2.2 PCIE XDMA的設(shè)計
        5.2.3 FPGA與DDR數(shù)據(jù)通信
    5.3 高速數(shù)據(jù)處理
        5.3.1 數(shù)據(jù)累加緩存模塊
        5.3.2 正交相位檢波
    5.4 本章小結(jié)
第6章 系統(tǒng)實驗測試
    6.1 超聲全聚焦系統(tǒng)硬件集成電路
    6.2 接口測試
    6.3 系統(tǒng)功能測試
    6.4 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 工作總結(jié)
    7.2 工作展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3656189