本文關(guān)鍵詞：基于DSP和CPLD超聲探傷儀的研究與設(shè)計(jì)

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【摘要】：隨著國(guó)家綜合實(shí)力的增強(qiáng),工業(yè)、微電子及軟件業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí),產(chǎn)品的安全性問題也越來越受到人們的關(guān)注。為了在不破壞產(chǎn)品本身的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上檢驗(yàn)出產(chǎn)品的質(zhì)量,無損檢測(cè)技術(shù)得到快速發(fā)展。超聲探傷儀是無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物,主要用來對(duì)被檢工件進(jìn)行質(zhì)量的檢測(cè)。本文以在開關(guān)設(shè)備中廣泛使用的開關(guān)觸頭作為被檢工件。由于這種觸頭的好壞直接影響開關(guān)電器的品質(zhì),通常在出廠前需要對(duì)其進(jìn)行缺陷檢測(cè)。本文所研究的內(nèi)容是超聲探傷儀中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟、硬件電路設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)主要通過對(duì)工件發(fā)射超聲波,然后采集由工件反射回來的超聲回波信號(hào)并發(fā)送給上位機(jī)。如果工件中有缺陷(焊縫、氣孔、未焊透等),則接收到的回波信號(hào)中含有缺陷回波信號(hào),然后將回波信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理以獲取缺陷的詳細(xì)信息。因此,能夠采集到完整又不失真的缺陷回波信號(hào)是超聲探傷儀設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。所以本課題研究并結(jié)合超聲無損檢測(cè)中的脈沖反射的檢測(cè)原理,并在以開關(guān)觸頭作為被檢工件的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了超聲探傷儀中基于DSP與CPLD的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件電路和相關(guān)軟件,具體包括針對(duì)傳統(tǒng)超聲波發(fā)射電路中激勵(lì)電壓不變、觸發(fā)脈沖頻率固定的缺點(diǎn),設(shè)計(jì)了激勵(lì)電壓可調(diào)、觸發(fā)脈沖頻率可控的超聲波發(fā)射電路；針對(duì)超聲回波信號(hào)電壓過小需高倍放大的問題設(shè)計(jì)了程控增益放大電路；針對(duì)超聲回波信號(hào)中夾雜大量噪聲的問題,設(shè)計(jì)了全差分抗干擾電路；針對(duì)采集的超聲信號(hào)頻率較高,設(shè)計(jì)了以AD9288為核心的高速數(shù)據(jù)采集電路,以及USB2.0數(shù)據(jù)傳輸電路等硬件電路模塊,并編寫了相關(guān)的軟件,最后介紹了高速PCB設(shè)計(jì)中的基本原則,并對(duì)本系統(tǒng)PCB的疊層設(shè)計(jì)、布局、布線進(jìn)行了說明和元器件的焊接。項(xiàng)目最后進(jìn)行了系統(tǒng)的軟硬件的調(diào)試,并能夠完整的采集到不失真的缺陷回波信號(hào),發(fā)送到上位機(jī),并用MATLAB對(duì)采集到回波數(shù)據(jù)進(jìn)行了顯示,從而驗(yàn)證了系統(tǒng)方案的可行性。本文針對(duì)超聲信號(hào)設(shè)計(jì)的基于DSP (TMS320F2812)和CPLD (EPM3064A)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),其中DSP是系統(tǒng)主控制核心,CPLD負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯控制。該系統(tǒng)可為工業(yè)超聲探傷系統(tǒng)提供了良好的硬件支持,同時(shí)也為數(shù)字超聲探傷儀的研制提供了良好的解決方案。
【關(guān)鍵詞】：超聲無損檢測(cè) DSP CPLD 高速采集 USB2.0
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH878.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 無損檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)述9-10
• 1.2 超聲波探傷原理10-11
• 1.3 數(shù)據(jù)采集技術(shù)11-12
• 1.3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能指標(biāo)11
• 1.3.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點(diǎn)11-12
• 1.4 本課題研究的意義和內(nèi)容12-13
• 2 超聲探傷儀中高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體方案13-23
• 2.1 數(shù)據(jù)采集理論13-14
• 2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)14-16
• 2.2.1 系統(tǒng)主要功能和技術(shù)指標(biāo)14-15
• 2.2.2 系統(tǒng)硬件框圖15-16
• 2.3 系統(tǒng)核心器件的選型16-20
• 2.3.1 主控芯片選型16-17
• 2.3.2 邏輯控制芯片CPLD選型17-18
• 2.3.3 高速A/D轉(zhuǎn)換器選型18-19
• 2.3.4 USB2.0接口芯片選型19-20
• 2.4 探頭和耦合劑選擇20-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 3 超聲探傷檢測(cè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)23-35
• 3.1 發(fā)射與接收電路設(shè)計(jì)23-26
• 3.1.1 發(fā)射電路設(shè)計(jì)23-24
• 3.1.2 接收電路設(shè)計(jì)24-26
• 3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)26-28
• 3.3 DSP硬件電路設(shè)計(jì)28-30
• 3.3.1 電源電路設(shè)計(jì)28-29
• 3.3.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)29
• 3.3.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)29-30
• 3.3.4 JTAG電路設(shè)計(jì)30
• 3.4 CPLD硬件電路設(shè)計(jì)30-32
• 3.5 外圍接口電路設(shè)計(jì)32-34
• 3.5.1 F2812與USB接口電路設(shè)計(jì)32-33
• 3.5.2 CY7C4275接口電路設(shè)計(jì)33-34
• 3.6 本章小結(jié)34-35
• 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)35-44
• 4.1 系統(tǒng)軟件整體流程35-36
• 4.2 DSP系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)36-40
• 4.2.1 DSP集成開發(fā)環(huán)境36
• 4.2.2 DSP初始化程序設(shè)計(jì)36-37
• 4.2.3 DSP數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)37-38
• 4.2.4 DSP與USB通信程序設(shè)計(jì)38-40
• 4.3 CPLD程序設(shè)計(jì)40-41
• 4.4 USB內(nèi)核程序設(shè)計(jì)41-43
• 4.4.1 固件設(shè)計(jì)41-42
• 4.4.2 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)42-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 5 系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)44-50
• 5.1 高速PCB設(shè)計(jì)44
• 5.2 疊層設(shè)計(jì)44-45
• 5.2.1 多層PCB疊層設(shè)計(jì)原則44-45
• 5.2.2 系統(tǒng)PCB的疊層設(shè)計(jì)45
• 5.3 布局45-46
• 5.3.1 混合信號(hào)PCB分區(qū)設(shè)計(jì)45-46
• 5.3.2 系統(tǒng)PCB布局46
• 5.4 布線46-47
• 5.5 設(shè)計(jì)完成的PCB47-48
• 5.6 系統(tǒng)調(diào)試48-49
• 5.7 本章小結(jié)49-50
• 6 結(jié)論50-53
• 參考文獻(xiàn)53-55
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文55-56
• 致謝56-58

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 孫靖國(guó),牛文生 ,劉東;高速數(shù)字電路中的信號(hào)完整性問題[J];航空計(jì)算技術(shù);2001年04期

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本文編號(hào)：545261