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基于PCI总线的超声检测系统研究

毛清华  
【摘要】: 为了实现超声检测的数字化、智能化、图像化以及自动化,充分利用PC强大的软硬件资源,借助于超声检测技术、虚拟仪器技术、电子技术、计算机技术,PCI总线技术以及信号处理技术等,研制了一种基于PCI总线的超声检测虚拟仪器系统,对提高超声检测的可靠性、精度、效率以及性价比具有十分重要的意义。 在硬件研制方面,采用非谐振式发射方式设计超声发射电路,通过DC-DC高压模块和电容产生高压尖脉冲激励探头,提高了灵活性和保证了超声波频率的准确性。超声接收电路主要包括增益可调的放大电路、滤波电路和检波电路,其中,放大电路采用两片AD602对信号进行四级放大,增益可调范围为-40dB~120dB;滤波电路采用RLC电路,对超声探头固定频率滤波效果较好,信号失真小;检波电路实现了对超声信号的正向、负向和双向检波,检波电路采用用LM733作为全波整流器件,具有高共模抑制比,能对高频噪声有很好的抑制。为了实现对超声信号的高速采集,设计了基于PCI总线的高速数据采集卡,其中,高速数据采集电路采用AD9057对超声信号进行采集,采样频率为40MHz,8位采样精度;运用VHDL语言编写了FPGA的逻辑控制程序,实现了对超声数据采集和传输的逻辑控制;采用PCI9052接口芯片完成超声数据高速传输到PCI总线,简化了PCI总线协议,缩短了开发周期。 在软件开发方面,超声检测系统上位机软件采用NI公司的LabWindows/CVI开发,驱动程序采用NI-VISA开发,具有友好的人机界面。为了提高超声信号的信噪比,本文运用小波分析对超声信号去噪,有效提高了超声信号的信噪比。 实验结果表明,该系统实现了超声检测的功能,检测精度较高,实现了超声检测的数字化,为进一步实现超声检测图像化、智能化、自动化、以及缺陷的定量和定性分析奠定了良好的基础。


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