本文選題：聲發(fā)射 + 數(shù)據(jù)采集��； 參考：《山東大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：鋁合金材料由于其優(yōu)異的性能應(yīng)用廣泛,但在使用過(guò)程中隨著時(shí)間的推移結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定的疲勞損傷,對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)尤為重要。目前,傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)方法是在靜態(tài)環(huán)境下對(duì)鋁合金結(jié)構(gòu)進(jìn)行離線檢測(cè),無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè),尤其是對(duì)高速運(yùn)行中的鋁合金結(jié)構(gòu)。聲發(fā)射技術(shù)具有對(duì)活動(dòng)性缺陷敏感、可對(duì)大型結(jié)構(gòu)快速整體檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn),將其應(yīng)用于鋁合金損傷監(jiān)測(cè)領(lǐng)域是較好的選擇。但聲發(fā)射技術(shù)所需的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還不理想,本文研究設(shè)計(jì)了一套基于FPGA的聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),該系統(tǒng)具有多通道、高采樣率、高速傳輸速率等特點(diǎn),具體工作如下:1、依據(jù)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀,開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了基于FPGA的多通道聲發(fā)射同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),把FPGA作為該系統(tǒng)的控制、處理核心,通過(guò)高速AD模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與模數(shù)轉(zhuǎn)換,并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至FPGA,在FPGA內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存及相關(guān)處理后,通過(guò)USB接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)FPGA與上位機(jī)端的高速數(shù)據(jù)通信。2、本文分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分,提出了高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。硬件設(shè)計(jì)包括各器件的選型、原理分析、外圍電路設(shè)計(jì)及PCB設(shè)計(jì),軟件設(shè)計(jì)包括FPGA的邏輯設(shè)計(jì)與仿真測(cè)試及基于LabVIEW的上位機(jī)軟件的編寫(xiě)。3、實(shí)現(xiàn)了 AD7616模塊的數(shù)據(jù)采集功能,實(shí)現(xiàn)了 CY7C68013A工作于Slave-FIFO模式下FPGA與上位機(jī)端的USB數(shù)據(jù)通信功能,實(shí)現(xiàn)了聲發(fā)射數(shù)據(jù)在PC端實(shí)時(shí)的波形顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。4、最后通過(guò)搭建硬件測(cè)試平臺(tái),完成系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)工作,通過(guò)數(shù)據(jù)采集功能測(cè)試實(shí)驗(yàn)與聲發(fā)射信號(hào)采集實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明該系統(tǒng)是適用的,達(dá)到了預(yù)想的效果。本文的研究工作為聲發(fā)射技術(shù)在鋁合金損傷檢測(cè)應(yīng)用方面提供了有力的支持,該系統(tǒng)在聲發(fā)射檢測(cè)及其相關(guān)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
[Abstract]:Aluminum alloy materials are widely used because of their excellent properties, but in the process of application, fatigue damage will occur with the passage of time, so it is very important to monitor the structure health. At present, the traditional nondestructive testing method is to carry out off-line inspection of aluminum alloy structure under static environment, which can not realize on-line inspection, especially for aluminum alloy structure in high-speed operation. Acoustic emission (AE) technology is sensitive to active defects and can be used for rapid whole detection of large structures. It is a good choice to apply it to the field of aluminum alloy damage monitoring. However, the data acquisition system for acoustic emission technology is not ideal. In this paper, an acoustic emission data acquisition system based on FPGA is designed. The system has the characteristics of multi-channel, high sampling rate, high transmission rate and so on. The specific work is as follows: 1. According to the current research situation of acoustic emission data acquisition system at home and abroad, a multi-channel acoustic emission synchronous data acquisition system based on FPGA is developed and designed. FPGA is regarded as the control and processing core of the system. The data acquisition and analog-to-digital conversion are realized by high-speed AD module, and the collected data are transmitted to FPGA. After the data cache and related processing are carried out in FPGA, The high speed data communication between FPGA and host computer is realized by USB interface technology. This paper is divided into two parts: hardware design and software design. The design scheme of high speed data acquisition system is put forward. The hardware design includes the selection of each device, principle analysis, peripheral circuit design and PCB design. The software design includes the logic design and simulation test of FPGA and the programming of upper computer software based on LabVIEW. The AD7616 module data acquisition function is realized. The USB data communication function between FPGA and upper computer in Slave-FIFO mode is realized. The real-time waveform display and data storage function of acoustic emission data in PC is realized. Finally, the hardware test platform is built. Through the data acquisition function test and the acoustic emission signal acquisition experiment, the results show that the system is applicable and achieves the desired effect. The research work in this paper provides a powerful support for the application of acoustic emission technology in aluminum alloy damage detection. The system has a wide application prospect in acoustic emission detection and its related fields.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN791;TP274.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2104501