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《南京航空航天大学》 2009年
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手持式超声波探伤硬件系统的研制

黄元谦  
【摘要】:随着超声检测理论日益成熟,以及现代大规模集成电路和计算机技术的快速发展,超声波检测技术以其快速、准确、高效、无污染、低成本等特点,广泛应用于机械制造、石油化工、航空航天等工业部门,成为保证工程质量、确保设备安全的一种重要手段。近年来,超声探伤系统正向着高速度、数字化、自动化和智能化方向发展,便携式、低功耗产品正成为探伤作业的一大需求。 本课题旨在研制一台基于嵌入式平台的手持式超声波探伤系统,因而,小型化、低功耗、高性能成为该设计的主要着眼点。主要工作如下: 1.提出并实现了基于ARM+FPGA平台的手持式超声波探伤硬件平台的设计方案。ARM处理器因其低功耗、高性能的特点,通过移植Linux操作系统,作为整个平台运算、控制的核心;FPGA负责完成回波信号的预处理以及系统的同步时序控制。 2.通过Verilog编程完成数字检波、非均匀最大值抽取、硬件闸门报警等系统关键技术的仿真与验证,解决传统仪器重复刷新频率低、扫查速度慢、检测可靠性差等缺点,方便了后续高速数据流处理。 3.提出并实现了一种基于AD8331的可控增益运算放大电路设计方案,满足了低噪声、宽频带、高增益等系统设计需求。通过带通滤波器设计,有效地抑制带外噪声,提高系统信噪比。 4.在低功耗设计方面,采用升压型DC-DC加LDO相结合的电源供应方案,既满足了较高的转换效率,又提高了电源的稳定性;充分运用ARM系统的电源管理功能,实现系统电源的整体可控性;通过对FPGA的低功耗设计,降低静态/动态电流消耗;选用小体积、低功耗的LCD,并运用PWM背光功能来实现亮度调节等。 5.在小型化设计方面,尽量采用表贴片封装的高集成度处理芯片,有效减少布局面积;同时,外置接口采用小型化设计,调试接口采用便携式接插件代替等。 目前,该硬件平台初版已设计成功,并进行了相关功能、性能测试,初步达到系统设计要求。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TH878.2

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【参考文献】
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