相控陣超聲成像關(guān)鍵技術(shù)的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、超聲相控陣技術(shù)具有檢測(cè)復(fù)雜度低、可視化成像和檢測(cè)分辨力高等優(yōu)點(diǎn)，已成為近年來(lái)國(guó)際無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文在相控陣超聲成像主要性能指標(biāo)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)相控發(fā)射聲束性能和接收聲束形成算法等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，完成了32通道相控陣超聲成像系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)驗(yàn)證，給出了原型系統(tǒng)初步成像結(jié)果。主要工作如下：
　　1．研究了相控時(shí)延精度對(duì)聲束性能與系統(tǒng)分辨率的影響，分析和仿真表明，精細(xì)的時(shí)延控制利于提高系統(tǒng)性能。進(jìn)一步研究了一種基于干

2、涉原理的波聲場(chǎng)建模方法，獲得了所用相控陣探頭的仿真結(jié)果。
　　2．針對(duì)相控陣扇形掃查和動(dòng)態(tài)聚焦成像，研究了一種正交包絡(luò)檢波的接收聲束形成算法，分析表明，該接收算法性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的直接延時(shí)疊加接收聲束形成算法，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低、消耗資源少。
　　3．提出了相控陣超聲成像系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與 FPGA芯片選型方案，并對(duì) FPGA接口、算法模塊進(jìn)行了劃分。研究了一種虛擬陣列成像方法，該成像方法不需復(fù)雜的時(shí)延控制，獲得了與相控陣扇形掃查成像

3、同樣的性能，且直角坐標(biāo)焦點(diǎn)成像方法有利于檢測(cè)圖像的顯示。將相控陣扇形掃查與虛擬陣列成像方法相結(jié)合，進(jìn)一步提出了一種改進(jìn)的虛擬焦點(diǎn)成像方法，在系統(tǒng)的時(shí)間分辨率和空間分辨率之間獲得了更好的折中。
　　4．針對(duì)32通道相控陣超聲成像系統(tǒng)，完成了數(shù)字聲束形成電路和高速接口的FPGA設(shè)計(jì)，包括2.5ns精度的低復(fù)雜度延時(shí)電路實(shí)現(xiàn)、600Mbps串行LVDS接口設(shè)計(jì)、正交包絡(luò)檢波延時(shí)抵消算法設(shè)計(jì)以及ARM門(mén)控時(shí)鐘/DMA接口設(shè)計(jì)。通過(guò)了與AR