基于STM32与FPGA的导波激励源设计

基于STM32和FPGA设计了一种专门用来进行超声导波管道无损检测的信号发生器.该激励源由STM32、FPGA、D/A转换电路以及低通滤波电路组成.基于DDS基本原理,阐述了超声导波专用DDS模块设计方法,并给出了STM32与FPGA的接口电路、D/A转换电路及滤波电路的设计方法.其中STM32为整个系统控制核心,主要负责送频率控制字,FPGA主要为了产生DDS波形.FPGA输出的数字信号经D/A转换及低通滤波后即可得所需激励信号.实验结果表明输出的信号噪声小、精度较高、频率可调,能方便地用于管道超声导波检测.     

基于STM32与FPGA的导波激励源设计

基于STM32和FPGA设计了一种专门用来进行超声导波管道无损检测的信号发生器。该激励源由STM32、FP-GA、D/A转换电路以及低通滤波电路组成。基于DDS基本原理,阐述了超声导波专用DDS模块设计方法,并给出了STM32与FPGA的接口电路、D/A转换电路及滤波电路的设计方法。其中STM32为整个系统控制核心,主要负责送频率控制字,FPGA主要为了产生DDS波形。FPGA输出的数字信号经D/A转换及低通滤波后即可得所需激励信号。实验结果表明输出的信号噪声小、精度较高、频率可调,能方便地用于管道超声导波检测。     

基于孤立电流脉冲群的电磁导波激励源优化设计

目前,电磁导波检测系统的激励源大都采用重复电流脉冲群+高频大功率放大器输出大电流脉冲的方式,由于这种电流脉冲是连续的,平均功耗较大,成本高,不利于系统的简单化和实用化;通过电路分析和电路参数的优化选取,给出了电容储能放电产生孤立电流脉冲群作为电磁导波激励信号的新方法,整个系统设计简单,无需功率放大器放大,成本大为降低;实际放电波形表明:这种激励信号瞬时电流很高,能达到重复脉冲群激励信号的3倍以上,完全满足实际电磁导波检测要求.     

基于导波理论的管道缺陷成像研究

在导波传播理论和频散波形预测理论的基础上，研究了超声导波在检测管道时，如何利用时域波形重构缺陷图像的问题。由于根据导波检测理论可以获得在任意时间管道表面任意位置的波形信息，而且管道上缺陷的存在直接影响导波信号的幅值，并被包含在回波信号中为传感器接收，所以通过对接收信号进行相应的处理便可预测缺陷处的波形用以成像。针对管道中的单通孔人工缺陷和轴向位置不同的双槽形人工缺陷，利用非轴对称端面加载的传感器激励L（0，2）模态导波进行检测，通过改变传感器周向位置获得一组检测信号以实现缺陷形状的成像。成像结果不仅能反映缺陷的类型，还能实现缺陷在轴向和周向的二维定位，对轴向双缺陷的定位取决于时间参数的选择。     

纵向导波磁致伸缩传感器信号检测的实验研究

阐述了纵向导波磁致伸缩传感器应用于钢管无损检测中的基本原理.对纵向导波磁致伸缩传感器激励导波和导波的信号检测进行了实验分析,利用磁致伸缩导波无损检测系统在管径为Φ38 mm的完整钢管激励不同频率导波,选择频散特性不明显的激励频率应用于缺陷管道检测,检测信号较好的反应出不同尺寸缺陷.该实验结论和数值计算结果相吻合.     

基于AD9854的超声导波激励电路设计

为解决超声导波激励信号频率单一问题，设计了一种基于直接数字频率合成器（DDS）AD9854的宽频超声导波信号激励电路。在激励电路设计过程中，激励信号是由DDS利用正弦信号的相位与时间线性变化的特性，通过查询芯片内部存储的正弦信号表来实现频率的合成，并快速生成Chirp信号。采用椭圆低通滤波器消除DDS的杂散干扰，采用电压放大电路和功率放大电路进行信号两级放大，实现±25 V、100 kHz~1 MHz的Chirp信号输出。实验结果表明，超声导波激励电路软硬件设计合理，不仅能激励出超声导波检测所需要的宽频Chirp信号，还能明显区分出铝板上有无腐蚀缺陷，适用于激励多种不同中心频率的超声导波传感器。     

基于SoPC的超声导波激励信号发生器设计

基于SoPC技术设计了一种专门激励管道超声导波的信号发生器。重点阐述了导波专用DDS IP核的设计方法。发生器以MicroBlaze软核处理器为控制核心,单片FPGA辅以必要的少量外围硬件电路,易于扩展升级。实验结果表明,输出的信号精度高、噪声小、稳定性好,频率连续可调,可方便地应用于管道超声导波检测。     

锚杆超声导波检测用功率放大器的设计

功率放大器是锚杆超声导波检测系统的重要组成部分,但国内还少有满足导波检测要求的功率放大器产品,本文针对锚杆超声导波检测应用特点设计了一种功率放大器。功率放大器采用A类推挽功率放大方式,利用传输线变压器宽带匹配技术,其工作原理为:先将不平衡信号转换为两路平衡信号分别放大,再经平衡-不平衡变换器转换为单路不平衡信号。经测试,功率放大器在1MHz-5MHz范围内,输出电压大于70V,达到设计指标。锚杆长度检测实验表明:功率放大器满足实验要求,其可作为超声导波激励源使用。     

用于板结构损伤检测的磁致伸缩传感器

基于铁磁性材料的磁致伸缩特性,提出一种用于非铁磁性板结构损伤检测的磁致伸缩传感器。该传感器分为激励和接收两部分,由8字型线圈、镍带以及偏置永磁铁组成。根据磁致伸缩效应,激励部分在板中激励导波,波在板中传播,遇缺陷及边缘反射,通过磁致伸缩逆效应,由接收部分接收其反射信号。根据反射信号的到达时间和波在板中传播的速度,可判断出板中缺陷所在位置。改变恒定偏置磁场与时变磁场的方向可以在板中激励不同波型的导波。实验结果证明:该传感器设计是可行的,且具有价格便宜、灵敏度高、可与被测结构分离等优点。     

基于SoPC/NIOS Ⅱ的信号发生器设计与实现

运用基于NIOS Ⅱ嵌入式处理器的SoPC技术,设计了一个任意信号发生器,不仅可以输出正弦波、方波、三角波和锯齿波等常见波形,且各波形的频率和幅度可调,可根据用户需要进行现场编程,具有控制灵活、输出频率稳定、准确、波形质量好和输出频率范围宽等优点.     

开放磁路式磁致伸缩导波传感器原理的实验研究

磁致伸缩导波技术具有单点激励即可实现长距离检测的优点,但在检测非铁磁性构件或端部外露构件时面临难题.在分析已有磁致伸缩导波传感器检测原理的基础上,提出首先利用磁致伸缩效应在铁磁性波导管中产生导波;然后通过端部将其传入构件实现检测的原理,构建了开放磁路式磁致伸缩导波传感器原理的研究实验平台.采用270 kHz的纵向模态导波,在长2800 mm,壁厚2.5mm的Φ25 mm低碳钢钢管上可检测出0.5mm深刻槽和Φ5 mm的通孔缺陷,且在长2800 mm,壁厚2.5mm的Φ25mm不锈钢钢管上可得到明显的端部回波信号,从而为该传感器进一步应用于非铁磁性或端部外露构件检测提供了依据.     

基于半波激励的磁调制传感器设计与验证

基于磁调制传感器的工作原理,创新性的提出了通过采用半波激励信号简化设计双磁芯磁调制传感器的方法.传统磁调制传感器是在环形磁芯一次绕组中通以完整的方波、正弦波或锯齿波作为激励信号,然后提取磁芯二次绕组中感应信号的二次谐波来对被测直流信号进行检测的,此二次谐波反映被测直流信号的大小与方向.笔者通过实验发现,若通以半波激励,可反映被测直流信号的谐波由二次谐波变为一次谐波,此时相敏检波电路参考信号无需倍频,因而在器件中可省去倍频电路.分别采用方波、正弦波和锯齿波及其相应的半波作为激励信号进行了实验分析,结果表明,半波激励可以获得更为理想的检测波形,能更好地反映被测电流的大小,提高传感器的灵敏度.     

基于FPGA的DDS型数字信号发生器设计

数字信号发生器是集成电路设计及调试过程中经常用到的工具,基于FPGA设计了一种DDS型数字信号发生器,可产生正弦波、方波、三角波和锯齿波这四种信号,并具有频率可调功能。     

一种简易的超宽带脉冲信号产生电路设计

介绍了一种只利用单一微波三极管作为电路核心来产生超宽带脉冲的简单电路。通过仿真该电路可以产生重复频率1M Hz ,幅值将近4V ,脉宽1ns的负极性高斯脉冲。测试结果表明该电路可以产生超宽带发射技术所要求的脉冲。通过比较几种超宽带信号产生技术,该电路产生的冲激脉冲幅值更大、成本低、结构简单、工程性强。     

一种正弦波磁通门传感器激磁系统的设计

针对方波激励磁通门易出现谐波干扰问题,提出一种采用正弦波激励磁通门的激磁系统。给出了总体设计方案,设计了信号发生器,信号调理电路和功率放大电路,并给出了激磁信号波形、频率和电流等关键参数的设计性能指标。搭建了系统测试平台,分析了在不同激磁波形下磁通门传感器的输出波形变化,实验结果表明：应用本系统能够得出正弦激励下磁通门最佳灵敏度的激磁工作频率为16 kHz,在此激励作用下,测试平台测得磁通门传感器的灵敏度是110 V/T。     

导波雷达物位计发射电路的设计分析

导波雷达物位计是一种利用时域反射（TDR）原理实现的高性能物位计,因其测量精确,性能稳定,在现代工业的多个领域得到了广泛地应用。雷达物位计一般采用窄脉冲发射-反射-接收的工作方式进行物位测量,可见脉冲发射电路是其中至关重要的一环。论文在分析和比较常用的几种极窄脉冲产生电路的基础上,提出了采用射频三极管串行级联、并行触发的发射电路设计方案。这样设计不仅可以使三极管在较低偏置电压下雪崩导通,还能有效地消除雪崩依次时延和减小输出脉冲的上升时间。测试结果显示该发射电路能够产生脉宽901．9ps ,幅值2．25V的极窄脉冲,满足了导波雷达物位计对发射脉冲的要求。     

远距离超声测距传感器激励脉冲研究

超声传感器不同发射激励对超声发射功率有很大影响,决定了空气超声波探测距离。对超声激励脉冲进行了功率谱分析,给出了不同类型激励脉冲与发射功率之间的关系。设计了远距离超声传感器双极性发射电路,实现了脉冲个数和脉冲频率可调。通过实验研究,确定了超声激励脉冲的类型、个数与激励电压。该电路已成功用于远距离超声波测距系统中,能稳定、可靠地检测25 m处的障碍物。     

基于单片机的纸张计数显示装置设计

本系统是由 A T 89C 51单片机作为核心控制,采用自制电容式传感器和单片机计数电路、显示电路组成。 直流稳压电源为单片机提供 5V 工作电压,将纸张放在电容式传感器两个极板之间,使电容传感器的介电常数发生变 化,检测电路通过两条屏蔽线与电容传感器两极板连接,采集到变化的脉冲信号,经过振荡电路产生具有稳定周期的方 波信号,方波进入单片机进行编译计数,最终数码管短时间内显示纸张的数量,系统控制方便,操作简单,可用于中小规模纸张计数。     

DDS技术在正弦信号发生器中的应用

信号发生器在自动化测量等领域发挥着越来越重要的作用,直接数字合成(DDS)技术可以方便地对信号频率进行控制从而直接合成所需波形;该系统主控芯片采用Cygnal公司的高性能单片机C8051F040,实现整个电路的控制,正弦波的发生采用专用DDS芯片AD9850,可与单片机通过简单的并行或串行通信,完成外部输入频率数据与芯片内部频率相位控制字间的转换;考虑到通用性,信号发生器以高速单片机为核心,利用DDS芯片和FPGA,在产生常规正弦波的基础上,还可以对信号进行频率调制和幅度调制;同时还能产生二进制PSK、ASK信号。