基于FPGA的多通道超声波测距系统设计

超声波测距是一种非接触式连续测量方法,具有电路简单、测量精度高等优点;传统的测距系统多采用单片机实现,无法满足现代测距实时性、立体化、多向性的要求;因此设计了一种基于FPGA的多通道超声波测距系统,所有通道同时进行检测与处理,系统具有较高的扩展性;硬件部分采用US_100超声波传感器实现了超声信号的发射与接收,采用京微雅格C192芯片对回波信号进行检测和处理,实现了从2厘米到4米的距离的精确测量,测量结果送入LCD12864进行显示;软件设计采用Verilog HDL语言在Primace编辑环境下进行开发,在Modelsim软件下进行仿真,并通过HR3开发板验证了全部设计功能;测试结果表明:该测距系统运行稳定可靠,测量精度高。     

基于时差法的外夹式超声波流量检测系统的设计与实现

外夹式超声波流量计因具有无需破坏管道、便于安装、维护成本低等优势,而广泛应用于石油传输、流量跟踪、给排水等测试领域。设计了一种基于时差法的外夹式液体超声波流量检测系统,采用FPGA与单片机结合的系统架构,其中单片机负责数据的处理、显示和输出,FPGA负责逻辑控制以及为硬件电路提供驱动信号,TDC-GP22高精度计时芯片用来测量超声波的渡越时间。采用DAC电路实现可变甄别信号基准技术。最后,搭建了外夹式超声波流量计测试平台,试验结果表明,研制的样机有效地提高了超声波流量计的测试精度,在层流区误差小于4%,在湍流区误差小于2%。     

超声波测距回波信号处理方法的研究

在分析超声波测距系统回波信号处理存在问题的基础上,提出了两种提高测量精度的回波信号处理方法.采用了时间增益补偿技术和峰值时间检测技术,可正确检测超声波回波的到达时间.经反复试验,在50 cm～5 m的测量范围内,测距精度可达到0.5%,且测量重复性较好.两种方法的采用,提高了超声波测距系统的测量精度.     

基于DSP的超声波流量计数据采集系统设计

针对在超声波流量计中,基于单片机的时差法检测不能有效地处理含有较大噪声的接收信号,以及计数检测不够精确的问题,提出了一套以DSP为独立控制和处理单元的超声波信号收发控制和测量系统。实验结果表明,通过此方法,可以有效地实现数据采集和控制功能,并且简化了电路,为之后DSP完成滤波和精确测量等任务奠定了基础。     

CPLD技术在脱靶量测量中的研究与应用

弹丸脱靶量的测量是建立在弹丸激波宽度精确测量的基础上,而弹丸激波宽度的精确测量主要是与后续的信号处理方式和处理精度有关,文章基于CPLD技术,就如何对后续信号的处理和精确测量进行了深入研究,正确分析了后续信号,设计出了合理的后续信号处理电路和CPLD逻辑,得出精确的弹丸激波宽度;实验证明利用这种方法测得的弹丸脱靶量精度能够满足需要.     

基于FPGA的超声波信号处理设计与实现

为了满足超声波探伤检测的实时性需求,通过研究超声波探伤的工作原理,提出了基于FPGA芯片的实时信号处理系统实现方案及硬件结构设计,并根据FPGA逻辑结构模型实现了软件系统的模块化设计。根据实验测试及统计数据得出,基于FPGA芯片的信号处理系统提高了探伤检测的准确性与稳定性,满足了探伤过程中B超显示的实时性要求。     

基于FPGA的高速磁浮列车悬浮间隙测量系统

针对长定子直线同步电机驱动的高速磁浮列车,介绍了一种悬浮间隙测量系统的实现方法,并进行了实验验证;基于电感式传感器理论,该项技术利用新型数字逻辑器件FPGA,实现对高速磁浮列车悬浮间隙的精确测量,检测精度可达0.1 m,满足了悬浮间隙测量系统的要求.     

提高超声波流量计量精度的方法

时差法超声波流量计通过检测换能器发射和接收的超声波信号的传播时间信号,实现流量的计量。超声波换能器的谐振频率及超声波信号传播过程中相位和幅值的变化等因素,会影响对超声波信号到达时间的准确计量,从而影响流量测量的精度。准确计量超声波信号的到达时刻是提升时差法超生波流量计的计量精度的关键之一。针对换能器发射和接收超声波信号的处理和获取电路进行了设计和分析,得出了实验结果和实验数据,对实验结果给出了实验分析和结论,并通过软件算法给出了进一步提高测量精度的方法。     

超声波流量计自增益控制电路研究

为了改善超声波流量计中换能器由于长时间工作、老化而产生的信号强度衰减问题,设计了一种基于DSP和FPGA的超声波流量计自增益控制电路,通过实时监测和比较换能器的信号幅值大小,并结合驱动端增益控制和接收端增益控制的动态控制方法,使得换能器的信号幅值能够保持在基准幅值的90%以上,从而保证了超声波流量计的测量精度,延长了换能器的使用寿命。     

基于ARM的A型脉冲超声波探伤系统设计

超声波检测技术在无损检测中发挥着重要的作用。超声波探伤系统具有检测速度高、数据处理灵活、适应范围广泛、检测精度高以及检测方便等优点。国内超声波探伤系统正逐步向数字化、便携式方向发展,因此设计出小型化、多功能和人性化的超声波探伤系统是一种趋势。本文根据超声波探伤系统的原理和性能指标的要求,将ARM技术应用于超声波探伤系统的电路设计中,以嵌入式处理器ARM和大规模可编程阵列FPGA为核心进行研制,结合人性化的应用软件界面,采用了ARM+FPGA的硬件架构和嵌入式操作系统相结合的设计思想,设计了一款满足性能要求的A型脉冲超声波探伤系统。     

基于包络滤波的玻璃纤维复合材料缺陷评价研究

针对超声检测中回波信号是经过缺陷、界面反射多次叠加,形成突变主要体现在高频成分中的特点,采用三次Hermite插值算法求取原始信号的包络线,然后对去除包络后信号进行分析,波包峰值的大小可以反映玻璃纤维上面板内部缺陷的尺寸.     

超声波传感器接收信号强度非对称性分析及对策

针对采用时差法测量流速时,超声波传感器顺、逆两向接收信号强度存在的非对称性、非均匀性问题,提出了一种改善超声波传感器性能的方法。根据超声波传感器的波束角、发声传感器与受声传感器的间距,分别计算出超声波沿着波束角中心线和外线到达受声传感器表面的时间,进而通过改进压电元件模块提出一种缩短信号分别沿着中心线和外线到达受声传感器表面时间差的超声波传感器设计方法。理论分析可知,该方法可以有效地改善接收信号强度非均匀、非对称性问题,提高了流量测量精度。     

小波滤波在超声管外测压回波处理中的应用

超声测压过程中信号受到噪声的干扰,使得回波信号质量较差。为提取后续特征,需对回波信号进行处理。而小波具有"变焦距"特性,在时域和频域中具有良好的局部分析能力,适合于超声等非平稳信号处理。在超声反射回波的数学模型基础上,利用小波滤波方法对超声信号进行预处理,提取强噪声背景中的弱回波信号。仿真及实验表明,用小波滤波能够有效抑制噪声,提高信噪比,且该方法原理简单,易于实现,为进一步研究超声管外测压奠定了基础。     

基于盲源分离的超声信号去噪的仿真研究

提出一种新的基于盲源分离的超声信号去噪方法.为了验证去噪方法的有效性,应用此方法处理了仿真的超声信号,并与小波去噪的效果进行了比较.实验结果表明:该去噪方法能极大提高超声信号的信噪比,且其效果能与小波去噪方法相媲美,其特点是通过超声信号和噪声信号的盲源分离实现噪声消除.     

提高超声波物位检测精度方法的研究

针对超声物位检测中声速随温度变化、回波信号弱和信噪比低的问题,对提高超声物位检测系统的测量精度进行了研究.提出加装温度传感器和自校准装置两套温度补偿方案.针对回波信号弱的问题提出一种利用间歇混沌进行微弱信号检测的技术.给出理论分析和仿真试验.实验证明该方法可准确实现对回波信号的特征提取,具有较高的信噪比.     

数字化超声探伤仪中超声信号高速采集技术

探讨了数字式超声探伤仪设计中一种对超声信号进行高速采集技术。根据超声回波信号重复性的特点,利用一只高速A/D(60MHz)转换芯片在N组特定时序信号的控制下对超声回波信号进行采集,并在CPLD(复杂可编程逻辑器件)的控制下实现高速数据缓冲存储,再利用相位合成技术对转换后的N组数据进行数据合成与波形重建,从而实现了数倍于A/D转换芯片速率的高速数据采集,达到等效A/D转换速率N×60MHz。该方案成本低,可靠性高,尤其适合于高速、高准确度的超声无损检测系统中。     

超声回波信号特征提取器的设计

本文提出一种结合模拟电路和CPLD器件对超声回波信号特征提取的方法,提取的特征量包括8寸间、能量和幅值信号。通过对超声回波信号特征的分析,该方法利用微分器、积分器、延时电路、波门电路、计数器以及峰值保持模块,直接对检波后的超声信号进行处理提取信号特征。最后对各个模块进行了模拟仿真,结果表明本文提出的电路设计可以实现对超声回波特征的提取,能够提高精度和检测效率,并为进一步自动检测开发提供了基础。     

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。     

探头固定特性对非介入式压力检测性能的影响

基于超声波的非介入式压力检测是利用超声波在容器壁中的传播时延与容器内压有关这一特性来实现压力检测。获得高信噪比的超声波信号和精确的传播时延是提高压力测量精度的关键。本文采用一发两收（一个发射探头、两个接收探头）模式,研究了接收探头固定特性对超声波信号幅值以及传播时延的影响。实验结果表明,随着探头荷载的增加,超声波信号幅值会随之增大并趋于稳定。此外,改变两个接收探头的荷载大小,超声波传播时延也会随之而变化,而且其传播时延改变量和由压力容器内压所引起的传播时延处于同一数量级。因此,在实际应用中应确保两个接收探头固定特性一致,从而提高压力测量精度。