基于FPGA的電磁測(cè)量系統(tǒng)及其應(yīng)用研究.pdf

1、電磁無損檢測(cè)技術(shù)是基于電磁感應(yīng)原理揭示導(dǎo)電材料表面和近表面缺陷的無損檢測(cè)方法。該技術(shù)具有不需要耦合劑，非接觸測(cè)量，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量，工藝簡(jiǎn)單，操作容易和檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)，在導(dǎo)電材料的無損探傷中有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文在研究了電磁無損檢測(cè)系統(tǒng)的原理和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套基于FPGA的數(shù)據(jù)采集電路，并且引入了巨磁電阻(Giant MagnetoResistance，GMR)傳感器作為磁場(chǎng)測(cè)量元件，主要工作如下：

2、　　 1.傳統(tǒng)的電磁無損檢測(cè)系統(tǒng)使用線圈傳感器作為磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，但是線圈傳感器測(cè)量的是磁場(chǎng)的變化率，在低頻激勵(lì)時(shí)其靈敏度較低。因此本文探索了使用GMR傳感器來測(cè)量磁場(chǎng)。GMR傳感器直接測(cè)量磁場(chǎng)，因此具有良好的頻率響應(yīng)特性。同時(shí)，GMR傳感器采用芯片封裝，能夠極大的降低尺寸，有利于傳感器陣列的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了信號(hào)處理電路的實(shí)現(xiàn)。
　　 2.設(shè)計(jì)了一套基于Xilinx XC3S400 FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以同時(shí)生成正弦電

3、壓、混頻電壓及脈沖電壓，從而能滿足電磁無損檢測(cè)系統(tǒng)不同激勵(lì)模式的需要。設(shè)計(jì)了兩路信號(hào)采集通道，同時(shí)對(duì)感應(yīng)電壓和激勵(lì)電流進(jìn)行采樣。為了實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)的實(shí)時(shí)通信，使用CY7C68013A芯片設(shè)計(jì)了USB通信電路。經(jīng)測(cè)試，該系統(tǒng)各模塊工作正常。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也可以作為一個(gè)通用的信號(hào)源和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用。
　　 3.使用Verilog HDL語言編寫了FPGA的各個(gè)模塊，使用PicoBlaze軟核作為FPGA內(nèi)部的控制器。Verilog