龙芯2号原型系统北桥的设计与实现

针对龙芯2号原型系统中主要I/O数据通路上数据流的特点,设计并实现了一款适用于龙芯2号原型系统的北桥。在此北桥的设计中提出并实现了一种用于外部设备互连(PCI)主桥(PCI host bridge,PHB)的数据传输优化方法,这种方法通过自适应的写合并、PCI写数据及时收集重打包和采用固定开销的分阶段PCI读数据预取策略,提高了PCI主桥中数据传输的效率。实验结果表明,所设计的北桥可以充分的利用PCI总线带宽,并且在处理PCI总线上的直接内存访问(DMA)读数据流和处理器更新显卡显存的PCI写数据流时相对同类系统而言具有明显的性能优势。     

可配置相控阵超声成像系统及NDT应用

0引言超声相控阵成像对于无损检测具有重要的意义,今年来得到了广泛应用[1][2][3]。发展的电子技术使得目前的相控阵成像系统发展越来越快。利用可编程器件和处理器的可配置性,可以实现不同的成像策略及数据处理。目前,国际上出现了一些用于超声相控阵成像的平台[4][5][6]。还有一些厂商也开发了一些成熟产品,例如GE Phasor XS或     

一种基于嵌入式单片机的以太网高速数据传输系统

传统以太网的设计开发流程复杂,传输速率较慢,时耗长,基于上述问题并结合现场数据,应扩展网络功能,以满足数据传输和远程操作的现实需求,该文设计了一种基于AT89C51嵌入式单片机的以太网高速数据传输系统。该系统采用现场可编程逻辑门阵列作为控制芯片,采用TCP/IP传输协议,在设计中给出了系统整体硬件电路和软件工作流程。同时,为了确保数据传输的稳定性,合理优化了断网重连问题,从而最终完成了系统验证工作。在测试过程中,数据传输速率大于90 Mbit/s,数据传输稳定、可靠,未发现丢帧现象,基本实现了与上位机以及各类网络设备间进行数据传输的目标,提高了数据传输速率。     

延时分辨率对超声相控阵检测性能的影响

超声相控阵检测技术是近年发展起来的一种先进的无损探伤方法,阵元间的延时分辨率是决定超声相控阵检测系统性能的关键因素,通过研究延时分辨率对相控阵检测效果的影响,可以得到延时分辨率和相关性能参数之间的对应关系,从而提高超声相控阵系统的检测性能。     

基于PCI总线的高速超声采集系统设计

为了使PC资源和超声检测技术有机融合,实现超声检测的数字化、图像化、智能化,本文借助于电子技术、计算机软硬件技术、超声检测技术,开发了一种基于PCI总线的超声数据采集系统。数据采集卡采用8位高速转换芯片AD9057,PCI总线接口器件采用PCI9052专用接口芯片,可编程逻辑器件FPGA用于实现系统的逻辑控制,运用WinDriver开发板卡驱动程序,采用LabWindows／CVI作为上位软件。实验表明,该系统具有数据采集精度高、信噪比高、性价比高等优点。     

DAGIO系列PCI高速多通道传输流采集卡

Dagio系列PCI高速同步数据采集卡是针对通信领域需要的PC平台对高速数据的采集及输出应用而设计的通用板卡，提供丰富的IO及适配板方案，完全满足用户在数据采集及发送上的不同需求。同时也非常适用于软件无线电相关的应用开发。     

两相超声电机驱动电路设计

两相超声电机是近年来普遍使用的一种先进的超声电机,是科学技术发展的重要产物。由于用于两轴工作平台的两相超声电机逻辑控制电路要求相对复杂,因此,本文提出了一种基于模拟式和数字式的解决方案,并对两个方案的特点进行了对比。研究表明,模拟式驱动方案能够有效解决前期对两相电机的驱动需求,但是却不能很好地处理工作平台两轴之间的快速切换,且该方案操作繁琐。而数字式驱动方案能够有效解决上述问题,在驱动波形的产生、功率放大和稳定控制上更加简便、快捷。     

基于PCI总线的高速数据信号模拟器的实现

讨论了利用PCI总线实现硬目标侵彻引信半实物仿真系统中数据传输的优点,提出了一种基于PCI总线的高速数据信号模拟器的设计和实现方法.主要介绍其硬件实现方法和驱动程序设计.该高速数据葺信号模拟器利用PLX9054作为PCI总线接口芯片,用FPGA(现场可编程门阵列)作为系统控制核心,采用先入先出(FIFO)技术、DMA(直接存储器存取)数据传输方式,以及高速D/A(数/模)转换器完成高速模拟信号输出,主要解决了硬目标侵彻引信半实物仿真系统中过载信号的模拟.     

超声模拟中医针刺手法量化技术研究进展

传统针灸腧穴定位、行针手法依赖于医生的临床经验,医生不同治疗手段就不同,所造成的治疗效果也不同,具有不可重复性,限制了中医学学术传承。针刺手法是针刺效应系统中的一个组成要素,针刺手法刺激量与针刺效应密切相关,针刺手法量化对于促进针刺技术进步和评价针刺治疗效果具有重要意义。在对针刺手法量化研究的发展、超声在针灸上的应用及相控阵超声技术在针刺手法量化进行综述的基础上,对二维相控阵超声应用于针刺手法模拟及量化分析进行了探索性研究,认为利用二维超声相控阵通过电子控制实现声能在皮下聚焦的深度、角度和强度的任意调节,准确模拟针刺手法,为针刺手法的量化研究、治疗手段的重复再现、治疗效果的科学计量提供了新的思路。     

基于ARM平台的3G无线传输系统的设计与实现

提出一种基于ARM平台的3G无线数据传输系统。在硬件设计电路中,选用ARM9微处理器S3C2440作为主控器,选用内嵌TCP/IP协议栈的中兴WCDMA 3G模块,使用TCP/IP协议连接Internet,用以实现基于ARM平台的3G无线数据传输系统。在软件设计中,采用Visual Studio2005的Visual C++开发嵌入式WinCE应用程序,使用TCP编程实现TCP客户端与服务器端的相互访问。     

Ultrasonic phased arrays for nondestructive testing

Although ultrasonic phased arrays are potentially ideally suited to many applications in NDT, their use in practice is limited by the complexity of array probe manufacture and the bulk and cost of the associated electronic control instrumentation. In this article a number of probe designs are discussed, with particular emphasis being placed on those having a simpler construction. The requirements of the electronic systems for both transmission and reception of array signals are reviewed. A compact, low-cost, phased-array instrument which compromises between array probe scanning speed and the rate of data acquisition is also described.     

超声相控阵无损检测仪器关键技术研究

超声相控阵仪器作为无损检测关键设备之一,对材料内部缺陷分析、参数检测、失效评估等研究具有重要意义。本文从相控阵技术原理入手,分析编码激励、延时聚焦、数字信号快速处理、大数据传输与调度模块各关键模块工作机理,根据仪器检测性能指标要求,从仪器实时性、灵活性、精度等方面对关键技术进行深入研究,并通过实验验证各关键模块的实现效果。研究成果对于无损检测仪器的高精度化、高速化、高效率化,具有重要的实际应用价值。     

红外电路板故障检测仪的数字图像采集

阐述了红外电路板故障检测仪中图像实时采集和传输的实现。主要讨论了系统设计、检测和驱动开发。采用接口芯片PCI9054作为PCI总线控制器和Xilinx公司的FPGA简化本地逻辑,大大缩短了硬件开发周期。工具WinDriver的使用降低了驱动开发的难度。换体存储和DMA传输方式的设计满足了高速、实时、准确的红外图像采集的要求。     

Design of an Orthotropic Piezoelectric Composite Material Phased Array Transducer for Damage Detection in a Concrete Structure

ABSTRACT

In order to verify the feasibility and effectiveness of the sensor used in complex concrete materials, an innovative application of ultrasonic phased array detection for a concrete structure was investigated. Comparing with the traditional piezoelectric composites, orthotropic piezoelectric composite material (OPCM) can be used as transducers in damage detection show clear advantages because of their high sensitivity and directivity along the polarization direction. A low frequency ultrasonic phased array transducer consisting of 16 OPCM elements is studied. The optimal array parameters, such as the phased array element interval, the array element width, and number of elements, are obtained by studying the total displacement changes as various parameters change at the focus point in the concrete structure. This configuration allowed the variation and control of the wave field directivity in the concrete structure during the measurements. The measurements were taken on concrete specimens using a precise time-delay device. The experimental measurements were compared to theoretical calculations to investigate the influence of different array element parameters. The results show that an OPCM phased array transducer can be used to detect damage in a concrete block.     

基于人工蜂群遗传算法的稀疏全聚集成像方法研究

稀疏阵列设计是一种可提高相控阵成像实时性的有效途径。遗传算法能较好解决线性阵列稀疏这种典型的约束优化问题。但此算法的局部搜寻能力较弱,且在后期搜寻效率较差。为此,论文通过构建人工蜂群-遗传算法的阵列稀疏方法,把蜂群寻找最优解的过程引入到传统遗传算法中,增加全局最优解的搜索能力。结果显示,人工蜂群-遗传算法优化后得到的稀疏阵列比遗传算法优化后得到的稀疏阵列具有更高的旁瓣抑制力,阵列的峰值旁瓣水平达到-11.40 dB。而在阈值为-6 dB时,两种算法优化得到的稀疏阵列主瓣宽度都等同于全阵列2.8°的主瓣宽度。最后,论文通过相控阵检测系统在钢轨试样上采集超声信号,利用人工蜂群-遗传算法设计得到的稀疏矩阵进行全聚焦成像。实验结果显示,当阵元数为32的线性阵列在稀疏率达到75%时,稀疏阵列的阵列性能指标分辨率、信噪比与满阵相差不大,但成像效率却提高了53.04%。     

相控聚焦超声与圆孔交互作用的散射特性研究

相较于传统超声检测,相控阵技术的声束聚焦控制能力使得相控超声检测的分辨率、信噪比和灵敏度等性能得到有效提升。但针对相控超声与缺陷的交互作用认识不足,导致目前检测技术无法对缺陷进行准确定性和精确定量。为此,建立了一维线阵相控超声检测圆孔缺陷的有限元模型,重点研究相控聚焦波束与圆孔缺陷交互作用的声场散射特性。结果表明,圆孔散射L模态的能量主要集中于正反射区和正透射区,且在透射区的能量大于反射区的能量,而在与入射声束垂直的方向上能量极其微弱,几乎没有散射能量;散射L模态沿入射方向呈轴对称分布;对于不同直径的圆孔缺陷,直径越大,在相同方向上散射波的能量越大;对于相同直径的圆孔,聚焦波与平面波入射时,散射波的分布规律相同,但聚焦波散射的能量明显高于平面波入射时散射的能量。     

应用PCI总线的音频处理系统的设计

讨论了一种关于音频调理的方法，由于该系统对传输要求比较高，所以系统的传输速度和效率都是很重要的性能指标，在系统的性能指标基础上，选定了PCI总线接口的方案，为简化电路，论文采用PLX公司的PCI9054芯片实现PCI接口，用FPGA实现FIFO数据缓存和本地总线控制逻辑，使通过音频处理后的声音信号通过声音编解码器出去。最后编写了该系统的驱动程序以及应用程序，达到了预期效果。     

Volumetric real-time imaging using a CMUT ring array

A ring array provides a very suitable geometry for forward-looking volumetric intracardiac and intravascular ultrasound imaging. We fabricated an annular 64-element capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT) array featuring a 10-MHz operating frequency and a 1.27-mm outer radius. A custom software suite was developed to run on a PC-based imaging system for real-time imaging using this device. This paper presents simulated and experimental imaging results for the described CMUT ring array. Three different imaging methods--flash, classic phased array (CPA), and synthetic phased array (SPA)--were used in the study. For SPA imaging, two techniques to improve the image quality--Hadamard coding and aperture weighting--were also applied. The results show that SPA with Hadamard coding and aperture weighting is a good option for ring-array imaging. Compared with CPA, it achieves better image resolution and comparable signal-to-noise ratio at a much faster image acquisition rate. Using this method, a fast frame rate of up to 463 volumes per second is achievable if limited only by the ultrasound time of flight; with the described system we reconstructed three cross-sectional images in real-time at 10 frames per second, which was limited by the computation time in synthetic beamforming.     

水利工程中金属焊缝缺陷的超声检测方法比较研究

为研究基于超声的无损探伤方法在水利工程金属结构焊缝缺陷识别中的应用,利用常规超声检测技术、超声相控阵技术、衍射时差法(Time of Flight Diffraction, TOFD)超声检测技术对水利工程金属结构焊接试块缺陷进行识别,分析了各种缺陷在超声无损探伤技术中的特征显示。研究结果表明:常规超声检测技术、TOFD检测技术均能对各种缺陷实现信号显示,超声相控阵检测技术对气孔和横向裂纹的显示不够明显,但对其它缺陷的检出效果较为明显;常规超声检测技术对操作人员的要求较高,对缺陷的定性困难,精度不高;TOFD检测结果中气孔和横向裂纹的显示呈现出一种特殊的弧形,有一定高度的内部裂纹和未熔合的信号由上下尖端衍射波组成,根部未焊透上下尖端信号不够明显;相控阵检测结果直观,可以较精确地测量缺陷的埋藏深度、自身高度、长度等,但在扫查点状缺陷或者与超声声束平行的裂纹缺陷时,检出率极低。