本文關(guān)鍵詞：超聲相控陣可控強度發(fā)射系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 超聲相控陣無損檢測技術(shù)通過對超聲陣列換能器中各陣元進行相位控制,獲得靈活可控的合成波束,從而實現(xiàn)高速、全方位和多角度地對機械結(jié)構(gòu)及零部件進行損傷檢測。它具有能夠進行動態(tài)聚焦、可進行成像檢測、可以檢測復(fù)雜形狀物體、能提高檢測靈敏度、分辨力和信噪比的多項優(yōu)點,近年來已成為國際無損檢測界的研究熱點。國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域超聲相控陣檢測技術(shù)尚處在起步階段,本課題以超聲相控陣探傷理論為基礎(chǔ),進行了針對超聲相控陣探傷系統(tǒng)中超聲相控發(fā)射相關(guān)技術(shù)研究。 本文在概述了超聲相控陣的發(fā)展歷史和發(fā)展現(xiàn)狀后,說明了相控陣超聲檢測的研究意義以及超聲相控陣探傷理論的相關(guān)知識,并詳細闡述了超聲相控陣系統(tǒng)中動態(tài)聚焦、相控延時等技術(shù)的原理和實現(xiàn)方法。 超聲波在介質(zhì)中傳播的時候,由于材料阻尼效應(yīng)的存在,超聲波的能量隨著傳播距離的增加將逐漸衰減,這將嚴(yán)重影響工件的損傷檢出率。對此本文提出了利用缺陷的回波信息調(diào)整后續(xù)驅(qū)動器激勵信號強度,從而達到缺陷處等強度效果的可控強度激發(fā)技術(shù)。設(shè)計了基于正交異性壓電復(fù)合材料(OrthotropicPiezoelectric Composite Materials,OPCM)超聲相控陣換能器的超聲相控陣可控強度驅(qū)動系統(tǒng),包括數(shù)字化超聲發(fā)射波束形成、低噪聲的程控放大和信號的高頻功放,并對系統(tǒng)進行了初步的實驗驗證。 對各陣元的發(fā)射相位延時進行精確控制是形成超聲相控陣發(fā)射波束的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在相控發(fā)射中,需要精確控制相位延時,從而實現(xiàn)動態(tài)聚焦、偏轉(zhuǎn)、聲束形成等各種相控效果。理論分析顯示,只有盡力提高相位延時的精度、分辨率和穩(wěn)定性才能顯著地抑制旁瓣。 本文研究了基于現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的超聲相控延時算法和相位延時技術(shù)。分析了超聲相控陣系統(tǒng)中線性陣列換能器相控偏轉(zhuǎn)、相控聚焦延時算法,并利用DSP技術(shù)完成了相控算法的設(shè)計并通過仿真實驗進行了驗證。相控延時部分包括相控發(fā)射粗延時和相控發(fā)射細延時:相控發(fā)射粗延時通�；谙到y(tǒng)時鐘頻率,在66MHz的系統(tǒng)時鐘頻率下,延時分辨率可達15ns;相控發(fā)射細延時利用直接數(shù)字合成技術(shù)(DDS)的數(shù)字化波形發(fā)射方式,采用數(shù)字波形相位差的方法來實現(xiàn)相位的細調(diào),本系統(tǒng)中相位分辨率為0.35°,對應(yīng)250kHz發(fā)射信號下3.75ns的相位延時。
【關(guān)鍵詞】：超聲相控陣 OPCM 相位延時 FPGA DDS
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH878.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 課題來源11
• 1.2 課題背景及研究意義11-12
• 1.3 超聲相控陣的發(fā)展概況12-14
• 1.4 主要研究內(nèi)容14-15
• 第二章 超聲相控陣探傷理論15-29
• 2.1 超聲波的聲學(xué)基礎(chǔ)知識15-18
• 2.1.1 超聲波的波形15-16
• 2.1.2 超聲場的特征值16-17
• 2.1.3 超聲波的衰減17-18
• 2.2 相控陣技術(shù)原理18-20
• 2.2.1 相控陣發(fā)射18-19
• 2.2.2 相控陣接收19-20
• 2.3 陣列換能器輻射聲場理論20-23
• 2.4 動態(tài)電子聚焦23-25
• 2.4.1 電子聚焦原理23-24
• 2.4.2 聚焦聲束特性24-25
• 2.5 超聲相控延時25-28
• 2.5.1 相控延時的意義25
• 2.5.2 相控延時的方法25-26
• 2.5.3 相控延時算法26-28
• 2.6 小結(jié)28-29
• 第三章 超聲相控陣可控強度發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計29-38
• 3.1 超聲相控陣可控強度發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計29-31
• 3.2 OPCM超聲換能器31-32
• 3.3 可控強度驅(qū)動電路的設(shè)計32-36
• 3.3.1 程控放大模塊的設(shè)計32-35
• 3.3.2 功放模塊的設(shè)計35-36
• 3.4 超聲波強度控制算法的分析36-37
• 3.5 小結(jié)37-38
• 第四章 基于FPGA的強度控制算法及延時技術(shù)的研究38-61
• 4.1 FPGA介紹38-43
• 4.1.1 FPGA簡介38-41
• 4.1.2 Altera公司及Quartus Ⅱ軟件介紹41-42
• 4.1.3 開發(fā)平臺介紹42-43
• 4.2 基于FPGA超聲強度控制算法模塊的實現(xiàn)43-47
• 4.2.1 超聲相控陣強度算法模塊的設(shè)計43-44
• 4.2.2 強度控制參數(shù)輸入與數(shù)據(jù)顯示模塊44-47
• 4.3 基于FPGA的相控算法模塊的設(shè)計47-48
• 4.4 基于DDS技術(shù)的信號生成模塊的設(shè)計48-55
• 4.4.1 DDS原理介紹49-51
• 4.4.2 基于DDS技術(shù)信號生成模塊的設(shè)計51-55
• 4.5 基于FPGA相控延時模塊的設(shè)計55-60
• 4.5.1 相控粗延時56-57
• 4.5.2 相控細延時57-60
• 4.6 小結(jié)60-61
• 第五章 實驗與分析61-75
• 5.1 可控強度驅(qū)動電路的實驗與分析61-66
• 5.1.1 概述61-63
• 5.1.2 實驗過程與分析63-66
• 5.2 超聲衰減規(guī)律的分析66-72
• 5.2.1 實驗原理66-67
• 5.2.2 實驗過程與分析67-72
• 5.3 基于嵌入式邏輯分析儀的相控延時分析72-74
• 5.4 小結(jié)74-75
• 第六章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 總結(jié)75-76
• 6.2 展望76-77
• 參考文獻77-81
• 致謝81-82
• 讀研期間發(fā)表論文82

【引證文獻】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 孫芳;超聲相控陣技術(shù)若干關(guān)鍵問題的研究[D];天津大學(xué);2012年

2 王錄濤;相控診斷超聲成像波束控制技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 劉建;相控陣超聲成像算法研究及系統(tǒng)設(shè)計[D];南京航空航天大學(xué);2012年

2 陳榕基;基于超聲相控技術(shù)的陣列探頭參數(shù)優(yōu)化設(shè)計研究[D];華南理工大學(xué);2012年

3 鐘冠平;基于超聲相控技術(shù)的隱形二維碼設(shè)計及掃描系統(tǒng)研究[D];華南理工大學(xué);2012年

4 劉康;基于小波分析的混凝土超聲波缺陷檢測方法研究[D];武漢紡織大學(xué);2013年

5 林奇峰;基于線性調(diào)頻信號的超聲相控陣列鋼軌檢測方法的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

6 舒旭;參量陣聲束相控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：超聲相控陣可控強度發(fā)射系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：391888