在人們使用各種材料的長期實(shí)踐中,有大量的材料破壞現(xiàn)象,這些給人們帶來很多災(zāi)難性的事故。很多情況下,這些材料的破壞和使用它所制成的構(gòu)件上的殘余應(yīng)力和加載應(yīng)力有很大關(guān)系,所以,測量構(gòu)件所受應(yīng)力很有必要。本文基于超聲表面波的聲彈性理論,研究了超聲表面波在固體介質(zhì)表面的傳播特性和表面應(yīng)力的關(guān)系,建立了介質(zhì)表面應(yīng)力和表面波傳播時間差的關(guān)系,優(yōu)化了聲彈性公式,為超聲應(yīng)力檢測提供了理論依據(jù)。設(shè)計(jì)了一個便攜式超聲波信號發(fā)射和接收的系統(tǒng),使實(shí)驗(yàn)過程更簡便,為后續(xù)實(shí)現(xiàn)便攜式在線監(jiān)測提供基礎(chǔ)。論文的研究內(nèi)容簡介如下:首先,介紹了課題研究的背景及意義,之后對超聲應(yīng)力表面波檢測技術(shù)、超聲信號處理的研究現(xiàn)狀和發(fā)展做了介紹。對超聲波的幾種類型做了詳細(xì)介紹,介紹了不同超聲波檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)及選擇表面波檢測的依據(jù),分析了表面波的特點(diǎn)和影響表面波聲速的因素,引出基于表面波進(jìn)行應(yīng)力檢測的聲彈性理論,并推導(dǎo)簡化了基于聲彈性理論檢測所用到的公式。然后,著手設(shè)計(jì)并制作了以FPGA為核心的超聲信號發(fā)射和接收電路系統(tǒng)。其中,超聲信號發(fā)射和接收電路系統(tǒng)包括超聲激勵信號放大電路、模擬前端信號調(diào)理電路、ADC采樣電路、數(shù)據(jù)采集傳輸電路以及... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

MAX4940單通道內(nèi)部簡化框圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文20頻率為5Mhz時，在上述電壓條件下高壓側(cè)和低壓側(cè)消耗電流為30mA。使用電路如下圖3-3所示，在布線時，需分別讓各組信號輸入線盡可能靠近并且盡量短距等長，對于供電電源選型將在后面詳細(xì)介紹。圖3-3MAX4940激勵信號放大圖

第三章超聲波信號發(fā)射與接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)213.2信號調(diào)理電路設(shè)計(jì)超聲表面波經(jīng)過發(fā)射探頭發(fā)出，在介質(zhì)中傳遞到接收探頭，接收探頭接收到的信號幅值較小，不便于我們對信號進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理過程，所以我們需要增加信號放大的過程，將小幅值的信號放大，使信號幅值差別更明顯。一般情況下，傳感器的輸出阻抗很高，要使我們的放大過程能正常工作，則需要首先在傳感器的輸出信號后加入信號跟隨電路，減少傳感器輸出信號的能量衰減，降低后續(xù)信號處理的難度。為了較小信號本來的干擾和放大過程中帶來的干擾，需要加入濾波電路對信號進(jìn)行濾波，在一定程度上減小噪聲信號。本論文所選用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的輸入方式為差分輸入，而超聲傳感器的輸出信號為單端輸出，所以需要一個單端轉(zhuǎn)差分的信號處理電路。將單端信號轉(zhuǎn)換為差分信號在電路中進(jìn)行傳輸能提高超聲表面波信號的抗干擾能力，提高共模抑制比，保證信號的完整性，同時也能提高信號的信噪比。3.2.1電壓跟隨電路設(shè)計(jì)為了減小接收傳感器輸出信號的衰減并增加輸出信號的驅(qū)動能力，我們選用AD8055這個單運(yùn)放來實(shí)現(xiàn)這個功能。AD8055這款運(yùn)放噪聲低只有6nVHz，它使用的是電壓反饋型結(jié)構(gòu)能提供電流反饋型運(yùn)放通常具有的帶寬和壓擺率，在增益為1時，帶寬能夠達(dá)到300Mhz，低于8mA的工作電流，而且方便使用，具有低失真、低直流誤差和低成本的特點(diǎn)。且此運(yùn)放電源抑制比（PSRR）即輸入電源波動與信號輸出波動的比值高于70dB，能有效減少電源變化對信號輸出的影響，應(yīng)用電路如圖3-4所示。圖3-4跟隨電路

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3128238