cordic算法在超声相控阵检测仪的应用

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1、工程硕士学位论文CORDIC算法在超声相控阵检测仪的应用作者姓名许嘉洋工程领域仪器仪表工程校内指导教师刘桂雄教授、博导校外指导教师纪轩荣高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2015年1月ApplicationofCORDICalgorithminultrasonicphasedarraydetectorADissertationSubmittedfortheScienceDegreeofMasterCandidate：XuJiayangSupervisor：Prof.LiuGuixiongSupervisor

2、：SNENGR.JiXuanrongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TB553学校代号：10561学号：201221002945华南理工大学硕士学位论文CORDIC算法在超声相控阵检测仪的应用国家重大科学仪器设备开发专项(No.2013YQ230575)作者姓名：许嘉洋指导教师姓名、职称：刘桂雄教授、博导纪轩荣高级工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：仪器仪表工程论文形式：□产品研发□工程设计√应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：智能传感技

3、术及应用论文提交日期：2015年1月14日论文答辩日期：2015年3月14日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：程韬波委员：刘桂雄、薛家祥、全燕鸣、洪晓斌摘要超声相控阵是一种重要的无损检测方法，保证超声相控阵检测仪对数据信号的高精度实时处理能有效提高系统工作的稳定性。CORDIC(CoordinateRotationDigitalComputer)即坐标旋转数字计算方法，通过简单的加法和移位运算即可实现计算三角函数、对数函数、开平方函数等超越函数，可降低硬件实现难度。本文以“CORDIC算

4、法在超声相控阵检测仪的应用”为题，提出将CORDIC算法应用于超声相控阵仪器中以计算相关复杂函数，为超声相控阵仪器数据信号处理方法提供新思路，对超声相控阵检测技术乃至无损检测技术的发展都具有重要学术价值与实际意义。研究工作得到国家重大科学仪器设备开发专项(No.2013YQ230575)资助。本文围绕CORDIC算法在超声相控阵检测仪的应用进行研究，主要工作包括：(1)针对传统CORDIC算法缺点，分别阐述高基数CORDIC算法、角度重编码CORDIC算法、混合粗微调CORDIC算法与冗余CORDIC算法这4种改进型CO

5、RDIC算法原理，并分析各自的应用特点、各改进型算法的优缺点与应用领域。(2)阐述直接数字式频率合成DDS(DirectDigitalSynthesizer)技术基本原理，分析超声相控阵DDS数字合成模块的功能与信号处理特点，并将高基数CORDIC算法应用于DDS数字合成模块中，进行相关算法建模与性能仿真。实验证明，高基数CORDIC算-5法实现正余弦三角函数运算结果绝对误差值小于9.0×10。(3)研究时间增益补偿TGC(TimeGainCompensate)技术基本原理，阐述超声相控阵TGC模块的功能与信号处理特点，

6、将高基数CORDIC算法应用于TGC模块并进行算法建模与性能仿真。实验证明，高基数CORDIC算法实现对数函数运算结果绝对误差-5值小于7.0×10。(4)阐述正交解调技术基本原理，分析超声相控阵回波正交解调模块功能与信号处理特点，将混合粗微调CORDIC算法应用于该模块并进行算法建模与性能仿真。实验-4证明混合粗微调CORDIC算法实现开平方函数运算结果绝对误差值小于2.0×10。仿真实验表明，CORDIC算法在超声相控阵检测仪中的运用，能有效保证数据精度同时，也大幅降低算法硬件复杂度，验证了CORDIC算法在超声相控

7、阵检测仪中应用的有效性与可行性。关键词：超声相控阵；CORDIC算法；DDS；TGC；正交解调IABSTRACTUltrasonicphasedarraytechnologyisanimportantmethodofnon-destructivetesting,andensuringthedatasignaldetectorforhigh-precisionreal-timeprocessingcanimprovethestabilityofthewholesystem.Thispaper,whichistitled"C

8、ORDICalgorithminultrasonicphasedarraydetectorapplications",analyzestheadvantagesanddisadvantagesofvarioustypesofcalculationmethodsforcomplexfunctionsofultrasou