超声探头频响特性数字化检测方法研究与系统实现

超声探头频响特性数字化检测方法研究与系统实现

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1、SouthChinaUniversityofTechnology硕士学位论文超声探头频响特性数字化检测方法研究与系统实现作者姓名张璇学科专业通信与信息系统导指教师韦岗教授所在学院电子与信息学院论文提交日期2015年4月ResearchandImplementationofDigitalDetectionSystemforUltrasonicProbeonFrequency-ResponseCharacteristicADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:ZhangXuanSupervisor:Pro

2、f.WeiGangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号:TN98学校代号:10561学号:201220108761华南理工大学硕士学位论文超声探头频响特性数字化检测方法研究与系统实现作者姓名:张璇指导教师姓名、职称:韦岗教授申请学位级别:工学硕士学科专业名称:通信与信息系统研究方向:现代通信理论与技术论文提交日期:2015年4月20日论文答辩日期:2015年6月2日学位授予单位:华南理工大学学位授予日期:年月日答辩委员会成员:主席:丁泉龙教授委员:韦岗教授、王一歌副教授、曹燕副教授、杨萃副教授华南理工

3、大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研宂所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研宂做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人寿全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:日期:况心年6月屮日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,艮口:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许学位论文被查阅(除在保密期内的保密论文

4、外);学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于:□保密,在____年解密后适用本授权书。d不保密,同意在校园网上发布,供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览;同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》,传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”)曰曰电期期子::MM作者签名:術k+指导教师签名:4fdB.作者联系电话:1fi:联系地址(含邮编):摘要超声探测作为利用超声波特性的一种无损

5、检测方式,以其高精度、高灵敏度、安全无害的特点被愈来愈广泛地应用。超声探头作为超声探测系统的关键部件,其性能直接影响所处探测系统的准确性与可靠性。作为非线性器件,超声探头仅接收频率位于其通频带内的回波信号或发射信号,因此,如何便捷有效地测得超声探头频响特性,了解换能器的合理工作频段,使其更好地服务于超声探测系统成为重要的研究课题。现有超声探头性能测量方法多为脉冲回波法和水听器法。脉冲回波法不能提供定量分析,测量结果具有不可避免的固有误差;水听器法要求探头有坚固的水密结构,不具有普遍适用性,且设备造价较高。工程实际应用中仍普遍采用对人员技术与经验依赖度较高的人工测量

6、方式。参考电路系统对频响测量的一般方法,本文针对超声探头频响检测需求提出了一个基于实际应用的数字化检测系统设计与实现方案。本文详述了系统硬件架构组成与检测方案的拟定,并在已搭建的系统平台上完成了多种情况下超声探头频响特性的测量。论文主要工作与创新点如下:1)本文提出了在超声应用背景下将复杂硬件设备软件化实现的设计新思路,由此设计并实现了一种基于小规模电路,低功耗,且具有一定精确度与普遍适用性的应用型超声探头数字化检测系统。2)针对本系统设计、实现并验证了基于不同激励信号的数字化检测方法,在仿真平台上对不同设计方法的测量准确度与抗噪声性能进行了模拟,优选确定了本系统

7、最终采用的基于线性调频信号的超声探头检测方法。3)使用上述方案对探头实际检测时,提出了同型号匹配和通频带匹配两种实测电路匹配方法。通过对同型号匹配实验测量验证了本系统具有良好的准确性与稳定性。对无法同型号匹配的单个探头基于通频带匹配方式展开了准确度与适用性检验,探讨了此种匹配测量形式下匹配探头对系统测量结果的影响。通过对本系统的实际测量使用,本文设计的数字化检测系统能够完成超声探头频响特性的快速高效检测,测量方法兼顾多种匹配情况,测量结果准确有效,系统结构简单、低成本、易于操作且适用于多种超声探头,便于推广使用,具有较高的应用价值。关键字:超声探头;数字化;频率响

8、应;匹配测

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