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《哈尔滨理工大学》 2010年
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基于FPGA的远场涡流检测仪的研究

王万强  
【摘要】: 管道是一种重要输送设施,在国民经济中发挥着重要的作用,因而对管道进行在役无损检测就具有巨大的经济价值。远场涡流检测技术是一门新兴的管道检测技术,具有受探头和环境提离效应影响小等诸多优点,在管道的无损检测方面具有非常好的应用前景。随着研究的深入,近年来在远场涡流的理论方面有了较大的进展,但是切实可用的应用方案却存在各种各样的问题,在实际应用中受到许多限制。SOPC(System on a Programmable Chip)技术是近些年来发展起来的一种非常有前景的技术,它可以将各种部件集中到一个可编程器件上,构建成一个可编程的片上系统。基于上面的考虑,本论文将使用Altera公司的FPGA(Field-Programmable Gate Array)芯片作为核心器件,利用Altera公司提出的SOPC技术,设计并实现一套完整的铁磁性管道远场涡流检测方案。 论文详细论述了铁磁性管道的远场涡流检测的理论基础,并以远场涡流检测的特点和理论作为基础,提出了一整套的设计方案。论文详细论述了远场涡流检测方案的平台构建、系统的配置和软件设计。并对设计的关键部分进行了详细的介绍,重点论述了检测仪的DDS(Direct Digital Synthesizer)部分、信号采集部分。采用DSP Builder进行设计并实现了数字信号发生器,并用Verilog HDL设计并实现了数据的采集模块。由于采用了FPGA为核心器件的设计方案,使得激励信号、数据采集和数据的处理都在一块芯片中实现,这使设计相对灵活、简单,并提高了系统的效率,相对以往的研究,系统各方面的性能指标都有了较大的提高。在论文的最后,用实现的远场涡流检测仪检测具有人工缺陷的铁磁管道,最得了较好的检测结果。 实验结果表明,将SOPC技术应用到远场涡流检测系统中,系统的检测速度和检测精度等多方面都有了较大的提高。并使整个系统在规模、可靠性、性能指标、开发成本、产品维护和软硬件升级等多方面实现优化。
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