由單個脈沖激勵的超聲信號具備有限新息率信號特征,能夠對其進行稀疏采樣,進而從稀疏采樣數(shù)據(jù)中準確恢復出原信號的關鍵信息參數(shù),可以有效降低脈沖類超聲信號的A/D采樣速率,減少采集數(shù)據(jù)量,在超聲檢測領域有著廣泛的應用。而編碼激勵超聲能夠有效提高檢測信號的平均聲功率而不增加發(fā)射電壓,并提高檢測范圍與信噪比,在超聲檢測領域也有廣泛的應用。但編碼超聲信號波形結構復雜,不具備有限新息率信號特征,因此無法直接應用基于有限新息率的采樣理論對其進行稀疏采樣,制約了其應用領域的拓展。針對這一現(xiàn)狀,論文在研究編碼超聲信號特點與有限新息率稀疏采樣理論的基礎上,提出了一種適用于編碼超聲信號的有限新息率稀疏采樣框架,推導其理論體系,并通過自行設計的硬件電路實現(xiàn)了這一框架。論文首先分析了現(xiàn)有的有限新息率稀疏采樣理論,對目前脈沖類超聲信號有限新息率采樣體系進行了歸納和總結。建立了編碼超聲信號的數(shù)學模型,通過理論研究和仿真手段分析了編碼超聲信號的時頻特征、激勵方式以及換能器響應信號的特性。結合在缺陷檢測領域對回波信號參數(shù)的要求,提出了一種基于高階矩提取的編碼超聲回波信號脈沖流轉換方法,將編碼超聲回波信號轉換為有限新息率信... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

陣列脈沖超聲信號FRI采樣預處理硬件電路

基于FRI的編碼超聲信號稀疏采樣方法研究10圖1.6陣列脈沖超聲信號FRI采樣預處理硬件電路Fig.1.6ArraypulsedultrasonicsignalsFRIsamplingpreprocessingcircuit圖1.7基于Elliptic-LPF的陣列脈沖超聲信號FRI采樣核電路Fig.1.7FRIsamplingkernelcircuitofarraypulsedultrasonicsignalsbasedonElliptic-LPF1.4論文主要研究內容與章節(jié)安排FRI稀疏采樣作為一種新型A/D采樣理論，能夠突破奈奎斯特采樣頻率的限制，以更低的A/D采樣速率、更少的采集數(shù)據(jù)量準確重構被采樣信號的關鍵信息參數(shù)，將其在超聲檢測領域當中進行應用，能夠有效解決高頻、寬頻帶以及多傳感器陣列長時間大范圍超聲檢測場合因A/D采樣速率過高、采集數(shù)據(jù)量過大造成數(shù)據(jù)采集、存儲與傳輸困難這一技術瓶頸。然而目前超聲信號的FRI采樣研究主要還是面向單脈沖激勵形式，編碼超聲信號不具備FRI信號的特性，不滿足

基于FRI的編碼超聲信號稀疏采樣方法研究56第五章編碼超聲信號脈沖流構建硬件實現(xiàn)電路設計編碼超聲信號的高階矩具有有限個信息自由度，可以用FRI稀疏采樣構架對其進行采樣，但如果用數(shù)據(jù)后處理方法實現(xiàn)，必然導致后續(xù)數(shù)字信號處理復雜度增加，實時處理的時效性降低。為此，需要設計一套模擬信號處理電路，根據(jù)編碼超聲信號的高階矩轉換過程，通過模擬電路直接將編碼超聲信號在A/D采樣前轉換成高階矩信號。根據(jù)4.2節(jié)中基于高階矩的編碼超聲信號脈沖流構建方法，設計硬件實現(xiàn)電路結構框圖如圖5.1所示。圖5.1編碼超聲信號脈沖流構建硬件電路結構框圖Fig.5.1Blockdiagramofthecodedultrasonicsignalpulsestreamstructurehardwarecircuit所設計的編碼超聲信號脈沖流構建硬件實現(xiàn)電路主要包括回波接收電路、二階矩提取電路、高階矩轉換電路與增益調整電路。首先通過控制模塊產(chǎn)生編碼信號，再通過激勵模塊產(chǎn)生高能編碼激勵信號激勵超聲換能器得到編碼超聲信號，編碼超聲信號通過回波接收電路進行限幅、前置放大與帶通濾波去噪。之后通過二階矩提取電路提取編碼超聲信號的二階矩，再通過高階矩轉換電路進一步提取編碼超聲信號的高階矩，將其構造成為超聲脈沖流信號，最終通過增益調整電路控制輸出增益。5.1二進制頻率編碼信號產(chǎn)生與激勵電路二進制頻率編碼信號產(chǎn)生與激勵電路可根據(jù)編碼規(guī)則產(chǎn)生所需的二進制頻率編碼信號，并將其進行功率放大成為高能編碼激勵信號以激勵超聲換能器得到編碼超聲信號。二進制頻率編碼信號產(chǎn)生與激勵電路包括電源模塊、控制模塊與超聲激勵模塊，控制模塊以FPGA數(shù)字芯片為核心構成，通過軟件編程使控制模

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于二進制編碼的管道缺陷超聲檢測方法研究[J]. 宋壽鵬,劉明宇.  壓電與聲光. 2018(06)
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[3]基于自適應脈寬的超聲信號FRI采樣方法及應用[J]. 宋壽鵬,邵勇華.  儀器儀表學報. 2016(07)
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博士論文
[1]管道缺陷檢測中超聲信號稀疏解卷積及稀疏壓縮方法的研究[D]. 梁巍.上海交通大學 2008

碩士論文
[1]基于FRI的陣列超聲信號稀疏采樣硬件實現(xiàn)方法研究[D]. 郁嘉暉.江蘇大學 2019
[2]基于指數(shù)再生核的超聲信號稀疏采樣方法研究[D]. 申靜靜.江蘇大學 2018
[3]基于稀疏采樣數(shù)據(jù)的管道缺陷超聲復合陣列檢測方法研究[D]. 倪英杰.江蘇大學 2017
[4]基于稀疏表示的管道缺陷超聲復合陣列成像研究[D]. 李迎雪.江蘇大學 2017
[5]基于FRI的超聲信號稀疏采樣硬件實現(xiàn)方法研究[D]. 江洲.江蘇大學 2017
[6]超聲回波參數(shù)估計及其在管道缺陷檢測中的應用[D]. 邵勇華.江蘇大學 2016
[7]基于FRI的超聲波低頻成像[D]. 林偉毅.華南理工大學 2013



本文編號：3213611