全数字超声波探伤仪的设计与实现

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1、南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要摘要超声无损检测技术对于改进产品质量，保证生产过程的安全性以及提高劳动生产率等方面都起着关键作用。为了提高超声检测的可靠性和实用性，开发研制数字化、智能化、自动化、图像化的超声无损检测系统是当今无损检测技术的发展趋势。数字信号处理器(DSP)作为数字信号处理的“硬件实现”，具有速度上的优势，而现场可编程逻辑器件(FPGA)作为逻辑控制的“硬件实现”，具有控制上的优势。采用DSP与FPGA的数字硬件系统正好把两者的优点结合到一起，兼顾了速度和灵活性，正好适用数字超声自动检测。本文选用脉冲反射法作为超声无损检测方法，选用美

2、国德州仪器(TI)公司的C6000系列浮点DSP芯片TMS320C6713作为整个设计的运算核心，Xilinx公司的Spartan-3E系列FPGA芯片XC3S250E作为整个设计的控制核心，在对超声波传播特性进行研究的基础上，研制了基于DSP与FPGA的双核型高性能超声波无损检测系统。针对传统数字式超声系统以单片机为核心，制约了仪器的性能指标和功能扩展，存在存储体积太小、实时性低、精度不高、或缺乏对复杂信号处理算法的支持等问题，提出并设计实现了一种基于DSP与FPGA双核型高性能便携式超声探伤仪的系统结构。利用DSP的高速处理能力以及丰富的外围设备，

3、不但可以提高系统的实时性和探伤精度，还解决了存储空间小的问题。利用FPGA的超强控制能力，即可以提高系统的控制稳定性，也为系统的升级预留足够的资源。最后从软、硬件两方面提出了系统抗干扰措施。本系统以实用、稳定、可靠为最终目标，构建了DSP与FPGA的双核型的超声自动无损检测系统，为研制更加完善的超声无损检测系统打下了坚实的基础。关键词：DSP；FPGA；超声波；无损探伤；ABSTRACTU1traSonicnondestructivetestingtechnologyplaysakeyroleinimprovingProductquality,ens谳

4、ngthesafetyoftheproductionprocessandimprovinglaborproductiVity．There1satrendtodevelopdigital，intelligent，automated，graphicalultrasonicnondestructiVetestmgsyst锄mordertoimprovethereliabilityandpracticalityofultrasonictesting·D19italslgnalprocessor(DSP)hasa11advantageofhighspeedast

5、hecoreofdigitalsignalsprocessmgwhllefield-pr0謦ammablegatearray(FPGA)hasanadvantageincontrollingasthecontrollerotlo昏calsignals．ThehardwareusingbothDSPandFPGAcombinesthebenefitsofthe咖together，gettingresuitinhigherspeedandsuperiorflexibilityfordigitalultrasonicauto‘detectlon·Thepul

6、sereflectionmethodWaSusedforultrasonicnondestructivetestinginthepaper．1hecoreprocessorforcoreputingisthefloating—pointDSPchipTMS320C6713,whichbelongstoC6000s嘶esofTexasInstn】ments(TI)．AndalsothechipXilinx’sSpartan‘3ESeriesFPGAchipxC3S250Ewasusedasmecontr011erofdigitallogicalsigna

7、ls．AnFPGAandDSPcentricdual．corehigh．p曲册anceultrasonicnon—destructivedetectionsystemwasdeVelopedb2Lsedonmes眦vonul姗onicwaVepropagationcharacteristics．ThereareshortcomingsmtradltlonaImicrocontrollerce枷cco删唧artssuchassmallerstorage，loweraccuracy，andlackofsupportforcomplexsignalproce

8、ssingalgorithms，scalabilityandreal_timepe渤nnaIl