隨著社會的發(fā)展和工業(yè)生產的需要,超聲無損檢測設備被廣泛應用于工業(yè)管道、鐵路、航天航空等領域。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據再進行后處理的算法需要的數據量和計算量巨大,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研究,設計了基于X86+FPGA架構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,采用了數據索引法來實現(xiàn)全聚焦成像。分析了系統(tǒng)的設計需求,結合FPGA操作的并行性,提出了 X86+FPGA的硬件架構作為超聲相控陣實時全聚焦系統(tǒng)的總體設計方案。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計,包括底板DDR3存儲電路設計、QSPI flash電路設計、AD9681數據采集電路設計、USB接口電路設計、以及LCD顯示電路設計,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... 

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【學位級別】：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 國內外的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
    1.3 本論文主要內容及章節(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
        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
第3章 超聲全聚焦系統(tǒng)總體方案設計
    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)數據存儲需求
        3.1.3 系統(tǒng)接口和性能需求
    3.2 系統(tǒng)總體設計架構
    3.3 系統(tǒng)總體設計方案
    3.4 本章小結
第4章 超聲全聚焦系統(tǒng)的硬件設計
    4.1 硬件電路設計方案
    4.2 超聲全聚焦系統(tǒng)硬件電路設計
        4.2.1 存儲電路設計
        4.2.2 顯示電路接口設計
        4.2.3 控制接口電路設計
        4.2.4 數據采集模塊電路設計
        4.2.5 超聲全聚焦系統(tǒng)核心板
    4.3 本章小結
第5章 FPGA核心IP設計
    5.1 高速數據采集
        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 高速數據傳輸
        5.2.1 AXI協(xié)議
        5.2.2 PCIE XDMA的設計
        5.2.3 FPGA與DDR數據通信
    5.3 高速數據處理
        5.3.1 數據累加緩存模塊
        5.3.2 正交相位檢波
    5.4 本章小結
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
第7章 總結與展望
    7.1 工作總結
    7.2 工作展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3656189