基于FPGA的X射线电缆偏心在线检测系统的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文基于FPGA的X射线电缆偏心在线检测系统的研究论文作者：刘泽宇学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：通信与信息系统指导教师：刘艳萍职称：教授ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofCommunicationandInformationSystemRESEARCHONCABLEECCENTRICITYONLINEMEASUREMENTSYSTEMOFX-RAYBASED

2、ONFPGAbyLiuZeyuSupervisor:Prof.LiuYanpingMarch2017摘要电缆偏心的测量是电缆生产中的重要环节，直接关系到电缆质量的好坏。本文对电缆偏心检测的发展历史及现状进行了介绍，并阐述了目前四种主流在线检测方法的基本原理。介绍了X射线无损检测的基本原理和方法，基于此提出了利用FPGA实现X射线电缆偏心在线检测系统的研发方案。X射线电缆偏心检测系统分为下位机和上位机两部分。下位机以FPGA芯片为核心，采用SOPC技术，利用新一代集成工具Qsys，设计了基于NiosII软核处

3、理器的系统。依据系统需要对核心器件进行了选型，主要有：FPGA芯片、线阵CCD传感器、A/D转换器和USB接口芯片。设计系统相关的外围硬件电路，主要包括FPGA外围电路、CCD数据采集电路、A/D转换电路、USB接口电路。下位机采用模块化的设计思维，根据主要功能将系统划分为CCD数据采集模块、FPGA数据处理模块、USB数据传输模块。在QuartusII中使用Qsys集成工具完成SOPC系统的定制，使用VerilogHDL语言完成各模块驱动时序的编写，在NiosIISBTforEclipse中使用C语言完成

4、下位机SOPC部分的软件设计。上位机以PC机为核心，在VisualStudio2015中使用C#语言完成软件编程，设计了方便人机交互的各参数设置界面。上位机完成对下位机的管理控制、处理上传的数据和分析判断电缆是否发生偏心，并将检测结果可视化。关键字：电缆偏心FPGAX射线线阵CCDSOPCIABSTRACTThemeasurementofcableeccentricityisveryimportantintheproductionprocessofcable,whichisdirectlyrelatedto

5、thequalityofcableproduct.Thehistoryandpresentsituationofcableeccentricitymeasurementareintroduced,andthebasicprinciplesofthefourkindsofmeasurementmethodsarediscussed.Theprincipleandmethodofnon-destructivetestingofX-rayaresummarized,andthecableeccentricitym

6、easurementsystemofX-raybasedonFPGAisproposed.Theeccentricitymeasurementsystemisgenerallydividedintotwoparts:hostcomputerPCandslavecomputerFPGA.TheslavecomputerusesFPGAasthecore,basedonSOPC(programmablesystemonchip)technology,adataacquisitionandtransmission

7、systembasedonNiosIIsoftcoreprocessorisdesignedbyusingQsys.ThelinearCCDsensor,A/DconverterandUSBinterfacechipareselectedaccordingtothesystemneed.Thehardwarecircuitofthesystemisdesigned,includingFPGAperipheralcircuit,CCDdrivercircuit,A/Dconversioncircuit,USB

8、interfacecircuit.ThesystemisdividedintoCCDdataacquisitionmodule,FPGAdataprocessingmodule,USBdatatransmissionmodule.TheSOPCsystemusedQsysisdesignedinQuartusII.ThedrivertimingpulsesofeachmodulearedesignedwithVe