2009_高集成度超声相控阵检测系统相关技术的研究

《2009_高集成度超声相控阵检测系统相关技术的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、------------------------------------------------------------------------------------------------2009_高集成度超声相控阵检测系统相关技术的研究天津大学硕士学位论文高集成度超声相控阵检测系统相关技术的研究姓名：蔡荣东申请学位级别：硕士专业：精密仪器及机械指导教师：陈世利20090501中文摘要超声相控阵技术是近年来无损检测领域的研究热点。通过对超声阵列换能器中各个阵元施加独立的相位控制，可实现声束的偏转和聚焦。它

2、可以灵活地采用多种扫描方式进行检测，检测速度快，灵敏度、分辨力与信噪比高，能检测形状复杂的物体。随着计算机技术的发展，近年来超声相控阵检测设备朝着高精度、数字化、智能化以及小型化方向发展。本文基于超声相控阵原理，针对超声相控阵检测系统的几项关键技术进行了研究。首先，根据超声相控阵的声场特性，对１６通道检测系统的辐射声场进行仿真研究，分析了线阵换能器的阵元尺寸及检测角度对声束旁瓣和栅瓣影响，得出在实际检测中选择以及设计线阵换能器的原则；探讨了延时精度对系统对比度分辨力和空间分辨力的影响。————————————

3、——————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------其次，以小型化、数字化为目标，提出４通道超声相控阵检测系统的实现方案。选用高集成度的芯片搭建系统电路；完成４通道超声相控阵检测系统中高压脉冲发射部分的调试，可通过上位机传递延时参数及通道切换参数给ＦＰＧＡ控制中心，实现全数字式时间延迟控制，延迟精度为２．５ｎｓ。再次，根

4、据系统要求设计电源模块，包括６路正负双极性高压电源及多路低压电源。高压电源主要采用Ｂｏｏｓｔ与Ｂｕｃｋ．Ｂｏｏｓｔ电路结构实现升压，１２Ｖ直流输入，可为系统产生±７５Ｖ方波脉冲供电。另外，针对经过放大、滤波及Ａ／Ｄ变换后的回波信号，提出多路信号在ＦＰＧＡ中的声束形成方案，包括ＬＶＤＳ数据接收、半带滤波数值内插、ＣＩＣ滤波数值抽取以及动态聚焦等，并通过仿真验证了方案的可行性。关键词：超声相控阵线阵换能器相位延时升压电路数字波束形成ＦＰＧＡＡＢＳＴＲＡＣＴＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｐｈａｓｅｄａｒｒａｙ（ＵＰＡ）ｔｅｃ

5、ｈｎｉｑｕｅｈａｓｒｅｃｅｎｔｌｙｂｅｅｎｈｉｇｈｌｙｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄｉｎｃａｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆＮＤＴ．Ｔｈｅｂｅａｍｆｏｃｕｓｉｎｇａｎｄｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｅｌｅｍｅｎｔｏｆａｎｂｅａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｅｘｃｉ——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------ｔｉｎｇｅａｃｈｕｌｔｒ

6、ａｓｏｎｉｃａｒｒａｙｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｗｉｔｈｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｐｈａｓｅｄｅｌａｙ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｎｋｉｎｄｓｏｆｓｃａｎｎｉｎｇｍｏｄｅｓｂｅｔａｋｅｎｆｌｅｘｉｂｌｙｆｏｒｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｒｅａｒｅｒｅｍａｒｋａｂｌｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｓｐｅｅｄ，ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ＳＮＲａｎｄａｂｉｌｉｔｙｔｏｉｎｓｐｅｃｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｃｏｍｐｌｅｘｇｅｏｍｅｔｒｙ．Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｉｎ

7、ｓｐｅｃｔｉｏｎｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｓｂｅｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｄｉｇｉｔｉｚａｔｉｏｎ，ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＴｈｉｓｔｈｅｓｉｓｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｎＵＰＡｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆＵＰＡ．ａｒｅＦｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｆ

8、ｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅ１６－ｃｈａｎｎｅｌｌｉｎｅａｒＵＰＡ——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------ｓｔｕｄｉｅｄｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｃｃｏｒ