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基于ARM的超声波检测系统研究
作 者: 王学亮
导 师: 吴成东;张云洲
学 校: 东北大学
专 业: 模式识别与智能系统
关键词: 超声探伤 ARM 高速数据采集 FPGA 回波
分类号: TP274.53
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要
无损检测是在不损害被探测对象使用性能的条件下探测物体内部缺陷的技术。超声检测技术是无损检测领域中的一种重要方法,广泛应用于在线质量控制、在线设备和关键零部件的安全监测中。超声检测的数字化已经成为超声检测仪器发展的必然趋势。本文基于ARM控制器,研究超声波探伤检测系统关键技术,并开发了针对钢结构物质的超声波无损检测系统。设计开发了超声波探伤仪前置模拟模块。主要包括超声波发射电路、保护电路、程控放大电路、带通滤波电路、检波电路。设计制作了超声波探伤仪前置模拟电路的PCB电路板,完成了硬件电路的设计和测试。前置模拟电路板能够检测的信号在500Hz~10MHz范围内,最小可以采集0.01mv信号,程控精度可以达到0.1db。设计了高速采集电路,研究超声波检测系统高速采集参数设置。利用ARM控制器和FPGA强大的实时逻辑处理功能和高速处理能力,开发了高速信号采集电路。研究了全波信号采集,最高采集速度达到40MHz。设计开发了超声波探伤系统测试软件。包括检测过程的模拟信号发射、接收、放大、噪声处理、数据采集、回波图形显示以及检测结果存储、回放和输出。通过该软件可在LCD上实现40MHz的超声波全波探伤显示。在超声波全波检测硬件系统的基础上,应用全波数字信号处理算法对回波信号进行处理。应用Butterworth滤波器,检测10MHz以下范围的全波超声波信号,有效提高信号的信噪比。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-10 第1章 绪论 10-16 1.1 国内外研究状况及发展趋势 10-13 1.2 本课题研究的目的和意义 13 1.3 论文研究的主要内容 13-14 1.4 论文结构和章节安排 14-16 第2章 超声波探伤仪的工作原理及系统构成 16-22 2.1 超声探伤仪的分类简介 16-17 2.2 脉冲反射式超声波检测工作原理 17-18 2.3 超声波探伤仪硬件系统总体设计 18-20 2.4 超声波探伤仪软件系统总体设计 20-21 2.5 本章小结 21-22 第3章 超声波前端检测模块设计 22-34 3.1 电源电路设计 22-24 3.2 超声波信号产生模块设计及实现 24-27 3.2.1 发射电路设计及实现 24-26 3.2.2 阻尼限幅电路设计 26-27 3.3 超声波信号处理模块设计及实现 27-33 3.3.1 程控放大电路设计及实现 27-29 3.3.2 滤波电路设计及实现 29-31 3.3.3 检波电路设计及实现 31-33 3.4 本章小结 33-34 第4章 数据采集与处理模块设计 34-48 4.1 ARM处理器 34-35 4.2 模数转换电路 35-37 4.3 数据存储电路 37-42 4.3.1 实时缓存电路 38-40 4.3.2 逻辑控制电路 40-41 4.3.3 只读存储电路 41-42 4.4 外围功能设计 42-46 4.4.1 液晶显示接口 42-44 4.4.2 功能键盘 44-45 4.4.3 通信模块 45-46 4.5 本章小结 46-48 第5章 系统软件设计及结果分析 48-66 5.1 调试环境 48-49 5.2 ARM控制器检测软件设计 49-50 5.3 QUARTUS Ⅱ应用软件设计及结果分析 50-52 5.4 实际电路及结果分析 52-57 5.4.1 探伤系统实际电路 52-55 5.4.2 标准试块 55-56 5.4.3 实验结果及分析 56-57 5.5 上位机结果分析 57-65 5.5.1 超声波检波波形分析 58-59 5.5.2 超声波全波波形分析 59-65 5.6 本章小结 65-66 第6章 总结与展望 66-68 6.1 总结 66 6.2 展望 66-68 参考文献 68-72 致谢 72-74 作者简介 74
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 采用各种新技术的自动检测系统 > 超声波检测及其设备
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