高精度可连续调节宽带猝发信号发生器设计

本文设计了一种使用纯硬件的设计方法，实现低失真率，频率精度高，且产生连续可调的猝发信号。使用模拟乘法器调幅和模拟开关关断实现矩形窗、汉宁窗、海明窗等不同的加窗形式。另外猝发信号发生器采用了以单片机为核心的嵌入式控制系统，方便地上位机对信号发生器控制。通过串口通信上位机（个人计算机）可以在线修改信号发生器的猝发时间间隔，猝发脉冲宽度，以及信号频率。该信号发生器最高频率达1.8MHz，可以广泛应用于超声导波，电磁超声检测，以及激光脉冲控制等。     

电磁导波与脉冲涡流检测仪

针对导波检测管道存在盲区的问题,利用电磁导波和脉冲涡流的复合方法检测管道。根据电磁导波和脉冲涡流检测原理确定检测方案,设计发射系统的信号发生器和功率放大电路,开发接收系统的信号放大电路和软件分析程序,利用管道中不同距离的故障实验分析系统性能。实验结果表明检测仪可以检测出5、100、200 m的管道故障,且特征信号幅值最小为0. 5 V。说明该检测仪有效检测距离可以达到200 m,可以有效检测金属管道的损伤。     

基于Chirp激励的管道污垢超声导波检测频率优化选择研究

采用传统的单频信号作为污垢管道导波激励信号,须进行反复多频测试以确定最佳检测频率,存在一定盲目性以及时间、资源耗费等问题,提出一种宽单频转换算法,在采用宽频chirp信号作为污垢管道超声导波激励信号基础上,利用该算法对其响应信号进行后处理,可获得其频带范围内等同于单频信号激励时的响应,通过对比不同频率导波响应的能量分布及模态纯度确定最佳检测频率,并结合时频分析方法,根据污垢管道宽频响应能量分布情况快速确定合适的检测频率区间。仿真分析及实验研究表明:中心频率175 kHz最适合于所考察污垢管道导波检测,利用该方法确定污垢管道最佳导波检测频率的过程在减少采集时间的同时解决了多频测试的需要,为利用导波方法实现管道污垢由"点"到"线"的检测奠定了的基础。     

基于导波频散特征的超声导波模态识别方法

针对超声导波检测应用中模态识别难的问题,提出一种基于导波频散特征的模态识别方法。通过估计导波信号的频散量来识别导波模态,而导波的频散量与该模态导波波数在激励频率处的二次泰勒展开系数有关。根据导波信号的频散特点,构造带时间斜变的Chirplet匹配原子库,基于该Chirplet原子库,对导波信号进行匹配追踪分解,并算得该导波信号波数在激励频率处二次泰勒展开系数的最优估计值,再根据预先算得的各模态导波的波数-频率频散关系,区分导波信号的不同模态。数值模拟和试验验证都表明,该导波模态识别方法是准确且有效的。而该方法的不足之处是尚不能识别混叠严重的导波信号。研究结果有助于提高人们对复杂导波检测信号的解析能力,并推动导波检测技术的推广应用。     

基于匹配追踪算法的超声导波管道轴向缺陷大小定量分析

超声导波技术因其单端激励、传播距离远,100%横截面检测等特点在长距离大范围结构的无损检测和健康监测中显示出良好的应用前景,但受制于理论及仪器技术目前基本只用于缺陷筛查,超声导波定量化检测技术尚未得到广泛研究和应用。针对导波检测中缺陷大小定量分析问题,提出一种基于匹配追踪算法的管道轴向缺陷大小定量分析方法。通过分析回波信号特性,合理选择字典分解出缺陷回波信号的两端面信号,并通过端面信号计算出轴向缺陷大小。通过有限元数值模拟以及利用MSGW磁致伸缩导波检测仪对人工刻伤的铝管进行算法验证试验,结果表明该算法的误差小于5%。     

超声导波激励频率选取对其模式控制的影响

超声导波在管道中传播模式有纵波、扭转波和弯曲波三种模式,由于扭转波在管道中传播具有非频散特性,在超声导波管道无损检测中得到广泛应用,但在管道中激发出扭转波的同时常常伴随着纵波的出现,导致超声导波检测信号难以识别和分析处理。针对这一问题,计算管道中超声导波传播频散曲线,通过控制扭转波激励频率在纵波的截止频率区范围内选取的方法,抑制纵波的产生。为了验证该方法的有效性和正确性,利用磁致伸缩导波无损检测装置对管道进行一系列不同激励频率的试验。研究结果表明：试验结果与理论结论相吻合,该方法为导波无损检测信号识别和工程应用提供了十分重要的理论依据和指导作用。     

空心圆管中导波频散特性与检测频率选择

频散是长距离管道导波检测中影响检测频率选择的重要因素。通过分析空心圆管中纵向模态导波的频散特性,探讨导波检测常用模态L(0, 2)和L(0, 1)的频率选择问题。根据导波频散现象,建立缺陷回波分辨距离与激励信号参数间的量化关系,分析检测频率优化选择问题。以导波频散引起的信号分辨距离为依据,计算不同几何尺寸管道中L(0, 2)和L(0, 1)导波非频散段的限制频率。结果表明,限定或最小化缺陷回波分辨距离,可获得最佳的导波激励信号周期及检测频率或频段。随着管道几何尺寸变化,得到L(0, 2)和L(0, 1)导波频散特性变化的几个重要结论。当管道内径壁厚比不小于4时,L(0, 2)导波低限频率与管道直径的乘积约为4.0 MHz•mm,高限频率与壁厚的乘积约为1.06 MHz•mm。对于小口径管中的L(0, 1)导波,其高限频率与直径的乘积约为0.81 MHz•mm。这些简单的函数关系为管道检测时快速确定非频散段频率范围提供参考。     

基于Lyapunov指数的超声导波检测技术

为了提高超声导波的检测灵敏度,提出了一种基于杜芬方程Lyapunov指数特性的超声导波识别方法,该方法利用了杜芬方程对系统参数的敏感性及其对噪声信号的免疫特性。首先,分析了杜芬方程检测导波信号的数学原理;其次,讨论了如何设定检测系统参数,给出了可用于检测导波信号的杜芬系统;最后,通过分析比较噪声和导波信号对Lyapunov指数的不同影响,证明了该方法识别强噪声下弱超声导波的有效性。数值算例表明,通过合理设置杜芬方程参数使系统处于混沌状态,当输入导波信号和混有噪声的导波信号时,系统由混沌状态转变为极限环运动,利用杜芬系统状态改变可实现对强噪声下弱超声导波的识别,该方法可有效延长超声导波的检测范围和提高检测小缺陷的灵敏度。     

基于宽频激励的管型结构导波检测

在对管型结构的导波检测过程中,需要预先选定导波模态,并确定激励频率,这个选择的过程存在一定的盲目性,而在多次反复试验中确定最佳激励模态和频率也会带来精力、时间、硬件资源的耗费问题。介绍一种信号处理方法,在宽频信号作为激励产生响应的基础上,采用该算法可获得其频带范围内任意单频激励信号对应的响应,有效解决了预先选定模态及频率的问题。同时,引入时频分析技术,根据缺陷反射回波能量的分布情况快速确定具有低模态转换响应的导波频率区间。通过对比各频率计算结果的模态和缺陷反射信号幅值,发现缺陷管中理想的激励导波频率在140~180 kHz,且缺陷反射回波幅值随激励信号周期增加而增加,但这种特点在低频表现得不明显。这为根据管中缺陷大小及类型,选择不同激励频率和周期提供了理论依据。     

基于磁致伸缩效应导波的数值模拟和实验研究

利用数值模拟和实验研究两种手段，从频散的角度分析了基于磁致伸缩效应的导波无损检测技术在圆管检测中的应用。参照数值计算结果，实验中采用不同频率激励纵向模态导波。通过实验对比发现，频率为f=20kHz左右时导波频散最小，且L（0，1）模态的导波适合用于管道检测。实验检测到的钢管不同孔径缺陷信号与数值模拟结果相吻合。     

基于AD9833的信号发生器设计与实现

采DDS芯片AD9833为信号产生芯片,AVR单片机ATMega16L为控制器,配合外围I/O器件,设计了一种结构简便,性能优良的信号发生器.经现场验证,该信号发生器可以非常方便地生成各种频率的正弦波、三角波和方波.     

新超低频任意信号发生器

以单片机为核心,设计了一个超低频任意函数信号发生器.该信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、三角波、方波和锯齿波及其他任意波形,且超低频的功能突出.详细介绍了任意波形的生成原理、硬件电路设计以及软件系统部分的设计原理.波形的频率和幅值在一定范围内可任意改变.与传统信号发生器只有固定的几种输出波形相比,具有输出波形的任意化和低频精度高的特点.     

高频信号发生器设计及在水处理系统中的应用

高频信号发生器是高频水处理仪的核心部件，具有除垢抗垢杀菌的作用。本文以集成单片高频信号发生器MAX038为核心．设计了波形发生电路．频率测量电路和频率显示电路．能够输出频率和占空比可调高频方波，正弦波及三角波。     

基于FPGA的双DDS任意波发生器设计与杂散噪声抑制方法

研究基于DDS(直接数字频率合成)的任意波信号产生的机理,在FPGA内嵌SOPC,配置了32位的软微处理器NiosII,利用FPGA实现双DDS的相位累加器,通过数字方法直接实现任意波形的各种频率调制.分析了高速相位累加器截断误差,幅度量化误差和D/A非线性引起的杂散分量产生的原因.推导出DDS相位噪声模型,针对信号的频谱成份设计了高阶低通滤波器对输出信号滤波.结合NiosII,设计硬件电路对输出信号进行幅频校正,保证了信号幅值的稳定输出及实际显示数值的一致性.测试表明,信号波形发生器能输出稳定、高带宽、高速度、高精度、低衰减的任意波形,三角波的输出频率大于1 MHz,输出信号幅度峰峰值在50 mV～20 V范围内以10 mV的步进调节.     

基于SOPC与DDS技术的函数信号发生器

提出一种利用SOPC (System on a Programmable Chip)技术及DDS技术开发信号发生器的方法,只需用一片FPGA芯片加必要的外围电路就可以实现函数信号发生器的功能.所设计的信号发生器可以输出正弦波、三角波、矩形波3种波形,且矩形波的占空比可调.每种输出波形的频率最小值为1 Hz,最小步进值为1 Hz.     

基于DDFS技术的双通道任意波形信号发生器

直接数字频率合成技术（DDFS）是一种先进的频率控制技术。利用这种技术可以方便的实现高精度、连续相位、高分辨率的频率控制。介绍了基于直接数字频率合成技术的双通道任意波形信号发生器。     

基于 CPLD的双通道高压脉冲信号源

针对声波测井压电陶瓷换能器容性大的负载特性,采用单片机和CPLD相结合的方式设计了一种输出幅度高、驱动电流大、脉冲宽度可调的双通道高压脉冲信号源。系统利用C8051F350单片机及PWM控制芯片MM33060A,并结合自耦变压器反激式升压电路将12 V直流供电电压抬升至300 V。采用CPLD产生精确的频率可控的300 V脉冲电压,利用脉冲变压器进一步提升电压,得到了上千伏的高压激励脉冲。实验结果标明,设计的信号源在激励压电陶瓷换能器时,负载上得到了比较理想的波形,波形上升沿陡峭,无拖尾及振荡现象,满足实际应用需求。     

An Analysis of Excitation Pulse Adjustable Signal of Ultrasonic Flaw Detection

This research focuses on the influence of the ultrasonic flaw detection circuit on the ultrasonic emission. A software simulation and the super-exploration test are adopted. The characteristics of the transmitting circuit, the spike wave pulse generator and the square wave pulse generator are analyzed by simulating the pulse amplitude, the square wave pulse width and the transmitting pulse damping of the pulse generator. On the basis of simulations and experiments the fact that the best pulse effect relies on a reasonable coordination of pulse width and damping resistance is further verified. By using double-high-speed output power switch, appropriate adjustments on square wave pulse generator help to excite twice the charge voltage than the spike pulse generator can stimulate.     

基于LabVIEW的调频连续波雷达仿真信号源的设计

文中介绍了基于图形化编程语言LabVIEW的调频连续波雷达仿真信号源的设计方法,给出了框图程序.该信号源可以产生不同距离下的中频信号和噪声,具有波形显示功能和方便的操作界面.