一种多波束形成网络的分析与设计

罗特曼透镜是一种重要的多波束形成网络.本文介绍了歹特曼透镜的设计方程,并用基于MoM的电磁仿真软件FEKO对所设计的罗特曼透镜进行了仿真分析,得到了透镜电流分布,端口驻波以及相位分布,为罗特曼透镜的设计提供了参考依据.     

网络化零件库资源集成框架及其关键技术

为了满足网络化制造环境对零部件资源共享与重用的需求,提出基于标准化技术的零件库资源集成框架,并分析该集成框架的基本功能与特点。重点研究实现该集成框架的关键技术,包括扩展PLIB标准(ISO 13584)的网络零件库信息建模技术,以及基于分类编码和事物特性表的零件库内容形式化表达方法。为了适应该集成框架的网络化应用环境,提出基于可扩展置标语言(XML)的零件库信息传输与交互技术,并针对不同的信息交互层次给出相应的XML Schema映射方法。该集成框架能为实现零件资源的异地共享和信息集成提供一个可操作的技术平台。     

相移多波束超声在管道检测中的应用

从超声多波束形成的基本原理出发,叙述了多波束声纳系统的组成、声纳信号的处理方法和信号的可视化及目标识别在管道检测中的应用.     

一种多波束形成网络的分析与设计

罗特曼透镜是一种重要的多波束形成网络。本文介绍了罗特曼透镜的设计方程，并用基于MOM的电磁仿真软件FEKO对所设计的罗特曼透镜进行了仿真分析，得到了透镜电流分布，端口驻波以及相位分布，为罗特曼透镜的设计提供了参考依据。     

超声相控阵波束成形的研究与实现

针对超声相控阵成像中的波束合成问题,研究了现有的波束成形技术,并对比了标准相控聚焦和动态深度聚焦的差异,据此设计了一种超声相控阵波束成形器,实现了实时波束成形、动态深度聚焦、幅度加权等功能,具有实时性强、延迟分辨率高、控制灵活方便等特点.     

基于反问题的正则化波束形成改进算法

基于反问题的正则化波束形成技术能以较高的计算效率得到稳健的声源识别结果。然而由于其正则化解中的正则化矩阵取决于低效的传统波束形成方法,使得基于反问题的正则化波束形成的声源识别结果精准度较低。为了在低信噪比环境下进一步提升其声源识别性能,基于Tikhonov正则化一般形式解提出一种双重迭代优化算法。该算法基于延时求和波束形成算法与互谱运算构造出新的正则化矩阵,并结合迭代方法对新正则化矩阵和波束输出进行优化,最终以较少的迭代步数经两次迭代运算有效提高了声源识别精度和稳定性。最后,通过数值仿真和实验算例,进一步验证了双重迭代优化算法的可行性和有效性。     

基于函数广义逆波束形成的声源识别

广义逆波束形成是一种基于传声器阵列的高效声源识别技术。然而面对复杂声源,受限于较差的旁瓣抑制能力以及较低的动态显示范围,难以实现高精度的声源识别定位。为提高广义逆波束形成声源识别的动力学水平,结合函数波束形成,提出一种函数广义逆波束形成方法。从广义逆波束形成与矩阵函数分析出发,全面阐述函数广义逆波束形成基本理论,详细分析不同声源类型和测量误差等因素对其声源成像性能的影响,得到阶次数的最佳取值应用范围。通过数值仿真模型和试验算例进行声源成像仿真,结果表明,函数广义逆波束形成,在保证准确识别声源强度与声源方位的基础上,通过增加阶次数能成倍提高波束旁瓣抑制能力,从而保证其拥有更高的空间分辨率能更精准定位声源。     

基于波束形成的均匀方阵虚拟基元定位方法

针对传统四基元超短基线定位(USBL)系统接收信号受噪声干扰严重,定位结果可能存在相位模糊,且可靠性低的问题,提出了一种基于平面阵列波束形成的虚拟基元定位方法,将均匀方阵对称分割为4个子阵,通过子阵波束形成分别投影成虚拟基元,构成四基元十字阵;之后进行四基元十字阵波达方向(DOA)估计计算来波方向;得到的结果和之前结果...     

基于二阶锥规划的HRTF波束形成合成方法

利用宽带波束形成器输出合成了HRTF数据.确立了波束形成器结构,建立了HRTF合成的最优问题,采用二阶锥规划最优方法得到了波束形成器的最优权向量,进而利用波束形成器的输出得到HRTF合成数据.同时结合MIT实验室的HRTF测量数据的基本特性,在求解最优问题的过程中利用了HRTF的最小相位表示,进一步降低了滤波器阶次,简化了波束形成器结构.计算机仿真和主观听觉定位实验表明,在一定频段内该方法得到的HRTF合成近似值和测量数据具有较好的一致性,验证了该方法的有效性.     

基于弹性网正则化的广义逆波束形成

广义逆波束形成是一种高效的声源识别方法。然而受限于较低的算法稳健性,使得其难以实现高精度的声源识别定位。为提高广义逆波束形成声源识别性能,结合弹性网正则化方法和广义逆理论提出一种基于弹性网正则化的广义逆波束形成。首先从广义逆理论出发介绍了特征向量求解以及阈值截断滤波过程,并结合弹性网正则化思想全面阐述了基于弹性网正则化的广义逆波束形成基本理论;其次建立了数值仿真模型,以单极子和多声源识为研究对象,对比其他波束形成算法详细分析了声源类型与频率等因素对其声源成像性能的影响。最后以单极子、不相干以及相干声源为研究对象进行实验分析,结果表明由于基于弹性网正则化的广义逆波束形成的波束输出解具有较强的稀疏性和稳健性,使得其相比传统广义逆波束形成,能更精准地识别定位声源。     

基于FPGA的超声相控阵发射系统设计

为了实现水下超声成像系统中超声信号的相控阵发射,提出并设计了一种基于FPGA的超声相控阵发射系统。分析了相控聚焦的发射原理,利用FPGA丰富的I/O引脚和内部逻辑资源实现了八通道超声相控阵激励信号的发射,并设计了信号调理电路对激励信号进行D/A转换及放大,以有效驱动压电换能器。通过实验测试表明,该系统可以实现超声信号的相控聚焦发射,相控延时精度达到2.5 ns,发射信号稳定,系统集成度高,可以应用于水下超声成像的实现。     

超声相控阵平面与曲面反射波仿真

超声相控阵无损检测是近年来发展起来的新技术.模拟相控阵阵列探头,利用单个晶片依次激发、所有晶片接收的方法,研究平面和弧面反射波组的变化规律.通过MATLAB仿真得到了多组单发全收的波形组图,与真实波形对比,波形趋势吻合.由此证明仿真方法可行,对检测成像有意义.     

基于FPGA技术的新型相控阵驱动电路

近年来,结构损伤中超声相控阵检测技术正逐渐成为国际无损检测领域的研究热点之一.由于目前超声相控阵驱动电路中大多采用脉冲信号的激励方式,驱动信号的强度难以控制,缺陷处回波的有效信号不够突出,使得相控阵检测的分辨率较低.针对这一问题,提出了一种基于FPGA技术的新型超声相控阵驱动电路,该驱动电路利用FPGA片上丰富的逻辑资源以及其编程的灵活性,实现了任意波形信号的激励,并且依据超声波在材料中的衰减规律,通过在片上构建强度控制算法实现了缺陷处应力波等强度的目的,从而提高了缺陷检测的分辨率和信噪比.系统主要包括激励信号生成模块、强度程序控制模块以及高频功放模块.最终通过实验,验证了系统的可行性.     

基于FPGA的超声相控阵相控发射系统的研究

相控阵超声发射波束形成的关键环节是对各阵元发射相位延时进行精确控制,文中研究了基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现超声相控延时算法和相位延时控制集成的相控发射系统.分析了超声相控阵系统中线性阵列换能器相控聚焦延时算法,完成了相控聚焦算法设计并通过实验进行了验证;相控延时控制部分以数字波形发射技术为基础,研究了基于系统时钟的相控发射粗延时,延时分辨率可达15 ns;以及基于数字波形相位差的相控细延时,可达到0.35°的相位分辨率,对应250 kHz发射信号下3.75 ns的相位延时.     

基于增强型16C550标准的RS-485总线的设计与实现

介绍一种基于RS-485的高速串行总线系统的设计与实现。系统利用CortexM3系列的LPC1756单片机控制一个I2C/SPI转UART的桥接器件XR20M1172,再将XR20M1172的UART管脚连接到高速的RS-485收发器SP3485上,以实现速度高达10Mbit/s的RS-485通信。     

基于超声相控阵技术的粘接性能检测研究

介绍超声相控阵技术的基本原理、特点及换能器的分类。通过研制的超声相控阵检测系统对复合材料的粘接性能实现检测,说明了超声相控阵技术在检测复合材料粘接性能上的应用及前景。     

相控阵超声后处理成像技术研究、应用和发展

相控阵超声后处理成像技术采用离线计算的方式对超声回波数据进行分析,实现缺陷的成像及评价,与基于实时成像的常规相控阵超声检测技术相比,成像更清晰,缺陷表征能力更强。近年来,相控阵超声后处理成像技术逐渐成为研究热点,国内外相关学者相继建立全聚焦成像、向量全聚焦成像、波数域成像和时间反转成像等一系列基于全矩阵数据的后处理成像算法,检测精度及缺陷表征尺寸极限取得了很大突破。为此,从全矩阵数据的基础理论出发,介绍基于虚拟聚焦思想和频域反演思想的相控阵超声后处理典型成像算法的基本原理、技术特点、研究进展及应用现状,总结当前发展存在的问题和不足,预测相控阵后处理成像技术的未来发展。     

相控阵超声检测技术中的全聚焦成像算法及其校准研究

相控阵超声检测技术中的全聚焦成像算法是一种基于全矩阵数据的虚拟聚焦后处理成像技术,因其具有精度高、算法灵活等优点成为近年来的研究热点。为了解决该算法在楔块耦合检测模式下的校准问题,介绍全矩阵数据及全聚焦成像算法的基本概念,通过对所存在问题的分析,建立双层介质的能量衰减模型;从指向性、透射和扩散三个方面分析声束传播路径上的能量衰减,计算衰减校准系数,提出基于校准的改进算法;分别采用未校准、平方根校准和自建模型校准的三种全聚焦算法对B型相控阵标准试块进行检测成像试验,从试验结果可以看出,平方根校准的算法能适当修正大声程的能量衰减,而自建模型校准的算法对于大声程、大偏转角的能量衰减都有较好的改善,使图像的能量更加均匀;此外,相比未校准和平方根校准,自建模型校准的算法具有更大的检测角度范围,有能力检测出大偏转角的缺陷。研究工作表明,校准后的全聚焦成像算法能够扩大检测角度范围、改善图像的能量均匀性,检测漏检率及缺陷定量误差得到有效降低。     

超声换能器阵列的多路激发电路设计

设计了一种应用DDS技术的多路超声相控阵列激发电路，该电路可以产生任意波形的激励信号。同时还利用FPGA设计了相控阵的相位延时数字逻辑电路，利用该电路可以方便的实现高精度的相位延时。经实验室验证，该电路成功的达到了设计要求。     

[制造与维修工艺]基于相控阵的高速铁路钢轨超声探伤检测系统

针对现有车载自动探伤设备检测可靠性偏低、误报率高,存在漏报隐患,难以满足高铁工程技术发展和建设规划需求的现状,提出了一种新型钢轨超声探伤检测系统。研发了高速记录多通道数字探伤仪,用于实现钢轨高速检测条件下全波形数据的实时采集,采用相控阵超声系统检测钢轨焊接接头。通过试验验证了该系统的有效性。研究结果表明,该系统可进行高速探伤数据的采集,实现实时探伤、记录和智能化数据分析。