多路数字超声波系统设计

【摘要】无损检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，检测被检测对象中是否存在缺陷或不均匀性，并给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检测对象所处技术状态的所有技术手段的总称。在无损检测中超声检测凭借低成本、检测速度快、高灵敏度的优势在无损检测中占据重要的地位。传统的无损检测有A型、B型和C型，在对复杂构建物体进行探伤时，超声单探头检测略显逊色，所以需要采用多探头、多角度方式进行检测；在超声CT成像中，并不是所有通道同时都只执行收或者发方式，每个探头可以独立设置收发，同时检测通道也可以任意组合，以便不同的场合下使用不同的通道检测，从而实现柔性通道检测。本课题主要是设计多通道数字式超声波检测系统，通过搭建硬件电路完成超声信号的发射与接收，以软件硬件相结合的方式实现A型超声探伤仪的数字一体化、小型化、模块化。论文首先介绍了超声中涉及到的物理参数和超声波的传播特性，并分析了探头的工作原理，尤其是课题中使用的水浸聚焦探头，包括参数以及测量中所用到的公式。其次构建了多路数字超声系统的总体构架，通过分析总体构架解决了系统间每一部分相连的关键技术，从而最终制定了一套多路数字超声系统的整体方案。在方案中主要包括如下模块：电源模块、超声脉冲发射模块、接收模块、模拟开关模块、FPGA控制传输模块、LVDS转换模块、USB传输模块。论文中对每个模块都进行了详细的阐述，通过理论计算、仿真、实物验证，对比标准仪器验证等方法，验证了每一模块的可实施性和正确性。最后根据硬件系统编写了相应的硬件程序和软件程序，硬件程序包括FPGA发射、接收、数据采集程序，软件程序包括LabView编写的数据传输显示程序。最终通过硬件+软件的方式完成了多路数字超声系统的研究。
【作者】杨兆飞；
【导师】韩焱；
【作者基本信息】中北大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】多路超声系统；LVDS传输；超声发射/接收；水浸聚焦探头；

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