高集成度超聲相控陣檢測(cè)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的研究.pdf

1、超聲相控陣技術(shù)是近年來(lái)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。通過對(duì)超聲陣列換能器中各個(gè)陣元施加獨(dú)立的相位控制，可實(shí)現(xiàn)聲束的偏轉(zhuǎn)和聚焦。它可以靈活地采用多種掃描方式進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)速度快，靈敏度、分辨力與信噪比高，能檢測(cè)形狀復(fù)雜的物體。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)超聲相控陣檢測(cè)設(shè)備朝著高精度、數(shù)字化、智能化以及小型化方向發(fā)展。本文基于超聲相控陣原理，針對(duì)超聲相控陣檢測(cè)系統(tǒng)的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　 首先，根據(jù)超聲相控陣的聲場(chǎng)特性，對(duì)16通道

2、檢測(cè)系統(tǒng)的輻射聲場(chǎng)進(jìn)行仿真研究，分析了線陣換能器的陣元尺寸及檢測(cè)角度對(duì)聲束旁瓣和柵瓣影響，得出在實(shí)際檢測(cè)中選擇以及設(shè)計(jì)線陣換能器的原則；探討了延時(shí)精度對(duì)系統(tǒng)對(duì)比度分辨力和空間分辨力的影響。
　　 其次，以小型化、數(shù)字化為目標(biāo)，提出4通道超聲相控陣檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。選用高集成度的芯片搭建系統(tǒng)電路；完成4通道超聲相控陣檢測(cè)系統(tǒng)中高壓脈沖發(fā)射部分的調(diào)試，可通過上位機(jī)傳遞延時(shí)參數(shù)及通道切換參數(shù)給FPGA控制中心，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字式時(shí)間延遲控

3、制，延遲精度為2.5ns。
　　 再次，根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)電源模塊，包括6路正負(fù)雙極性高壓電源及多路低壓電源。高壓電源主要采用Boost與Buck-Boost電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)升壓，12V直流輸入，可為系統(tǒng)產(chǎn)生±75V方波脈沖供電。
　　 另外，針對(duì)經(jīng)過放大、濾波及A/D變換后的回波信號(hào)，提出多路信號(hào)在FPGA中的聲束形成方案，包括LVDS數(shù)據(jù)接收、半帶濾波數(shù)值內(nèi)插、CIC濾波數(shù)值抽取以及動(dòng)態(tài)聚焦等，并通過仿真驗(yàn)證了方案的可行性