基于fpga的并行多通道超声波探伤系统设计

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：毒l义签字日期：户，垆年易月，7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本

2、人授权安徽大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者张刘义锄张咖嘶签字日期：纱fp年6月，口日签字日期：手内0婶年∈>月(。日摘要删删咖lIIfi川⋯ⅢⅢ洲ⅧIY2578270目前，超声波探伤作为重要的无损检测方法之一，已经在国民经济如铁路交通、石油化工、机械制造和国防工业等领域中得到越来越广泛的运用。传统超声波探伤系统的实现通常都是采用单片机、DSP，或者是AIW+DSP架构。随着工业发展需求的日益增长，

3、这些传统设计方式设计的探伤设备很难满足现代检测技术中对检测实时性、灵敏度及自动化程度的要求。本文提出了一种基于‘FPGA+IPC(工控机)’架构的系统设计方案。在本设计实现中，FPGA子系统实现超声波信号的发射、接收、增益调节等控制逻辑；利用FPGA高速并行处理特性以及丰富的逻辑资源，有效的实现多路信号的并行高速采集、数字信号处理功能；同时，利用FPGA的在线可重构特性，设计动态系数FIR滤波器，实现系统数字滤波功能模块的参数在线可调功能，进而可大大提高探伤仪器的灵活性；FPGA与IPC之间采用千兆以太网通信方式进行数据和控

4、制命令的交互，可实时将大批量超声回波数据传输至IPC系统。在IPC系统中，使用VC环境下集成的QT图形用户界面开发库编程实现超声回波数据存储、波形显示以及用户与系统交互界面；开发方便，易达到友好的人机界面；利用IPC强大的处理能力，为实现对回波数据的频谱分析、小波变换等更加复杂的数字化处理奠定基础，从而使探伤系统进一步提高系统检测的准确度及缺陷智能识别程度。关键词：超声波探伤；FPGA；数据高速并行处理；动态系数FIR；千兆以太网通信AbstmctAbstractAtpresent，ultraSonicdetection，a

5、Soneoft11eimponantNon-Des仉lctiVenawTesting(NDT)haSbeenwidelyusedinthenationaleconomysuchaSrailway胁sporrcation，petrochemicalinduStr)r，mechanicalmaIluf．ac嘶ng，NationalDef．enceIndus仃yetc，andgettingmorealldmore诵de．Theimplementationofme仃aditionalul仃aSoIlicdetectionsystem

6、usuallyadoptsMCU，DSP，orARM+DSParchitecture．Wimthedemandoftheindu州alincreaSing，‰traditionalsystemdetectionequipmentisdi衔culttomeettherequirementoft}lereal—time，sensitiVi劬anddegreeofamomationinthemodemdetectingproject．ThispaperproposesasystemdesignschemebaSedon‘FPGA+

7、IPC(Indus仃ialPersonalComputer)’．Inthisdesign，thesubsystemofFPGAimplementsoftmsmittingandreceivingultrasonicsignal，gaina由ustmenta11dlogiccontrollingetc．UsingFPGA’shigh—speedandparaUelprocessingcharacteristics，richlogicalresources，itisefrectiVelytoimplementme如IlCtion

8、mgh-speedsignalcollection觚ddigitalsignalprocessinginthemulti—chaIlllelsyStem．Attllesametime，itwillgreatlyimproVingtllenexibilit)，ofthedetectionsy