本文關鍵詞：CORDIC算法在超聲相控陣檢測儀的應用

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【摘要】：超聲相控陣是一種重要的無損檢測方法,保證超聲相控陣檢測儀對數據信號的高精度實時處理能有效提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)即坐標旋轉數字計算方法,通過簡單的加法和移位運算即可實現(xiàn)計算三角函數、對數函數、開平方函數等超越函數,可降低硬件實現(xiàn)難度。本文以“CORDIC算法在超聲相控陣檢測儀的應用”為題,提出將CORDIC算法應用于超聲相控陣儀器中以計算相關復雜函數,為超聲相控陣儀器數據信號處理方法提供新思路,對超聲相控陣檢測技術乃至無損檢測技術的發(fā)展都具有重要學術價值與實際意義。研究工作得到國家重大科學儀器設備開發(fā)專項(No.2013YQ230575)資助。本文圍繞CORDIC算法在超聲相控陣檢測儀的應用進行研究,主要工作包括:(1)針對傳統(tǒng)CORDIC算法缺點,分別闡述高基數CORDIC算法、角度重編碼CORDIC算法、混合粗微調CORDIC算法與冗余CORDIC算法這4種改進型CORDIC算法原理,并分析各自的應用特點、各改進型算法的優(yōu)缺點與應用領域。(2)闡述直接數字式頻率合成DDS(Direct Digital Synthesizer)技術基本原理,分析超聲相控陣DDS數字合成模塊的功能與信號處理特點,并將高基數CORDIC算法應用于DDS數字合成模塊中,進行相關算法建模與性能仿真。實驗證明,高基數CORDIC算法實現(xiàn)正余弦三角函數運算結果絕對誤差值小于9.0×10-5。(3)研究時間增益補償TGC(Time Gain Compensate)技術基本原理,闡述超聲相控陣TGC模塊的功能與信號處理特點,將高基數CORDIC算法應用于TGC模塊并進行算法建模與性能仿真。實驗證明,高基數CORDIC算法實現(xiàn)對數函數運算結果絕對誤差值小于7.0×10-5。(4)闡述正交解調技術基本原理,分析超聲相控陣回波正交解調模塊功能與信號處理特點,將混合粗微調CORDIC算法應用于該模塊并進行算法建模與性能仿真。實驗證明混合粗微調CORDIC算法實現(xiàn)開平方函數運算結果絕對誤差值小于2.0×10-4。仿真實驗表明,CORDIC算法在超聲相控陣檢測儀中的運用,能有效保證數據精度同時,也大幅降低算法硬件復雜度,驗證了CORDIC算法在超聲相控陣檢測儀中應用的有效性與可行性。
【關鍵詞】：超聲相控陣 CORDIC算法 DDS TGC 正交解調
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH878.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 超聲相控陣檢測儀基本構架與信號實時處理需求12-14
• 1.3 課題相關內容國內外研究進展14-22
• 1.3.1 超聲相控陣儀器復雜函數計算方法14-18
• 1.3.2 CORDIC算法技術發(fā)展18-22
• 1.4 課題主要研究內容及章節(jié)安排22-23
• 第二章 幾種改進CORDIC算法與應用分析23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 高基數CORDIC算法23-25
• 2.2.1 算法原理23-24
• 2.2.2 特點與應用分析24-25
• 2.3 角度重編碼CORDIC算法25-29
• 2.3.1 算法原理25-28
• 2.3.2 特點與應用分析28-29
• 2.4 混合粗微調CORDIC算法29-34
• 2.4.1 算法原理29-33
• 2.4.2 特點與應用分析33-34
• 2.5 基于冗余數CORDIC算法34-36
• 2.5.1 算法原理34-35
• 2.5.2 特點與應用分析35-36
• 2.6 本章小結36-37
• 第三章 基于高基數CORDIC算法DDS數字合成模塊研究37-53
• 3.1 引言37
• 3.2 超聲相控陣DDS數字合成模塊37-45
• 3.2.1 DDS基本原理37-43
• 3.2.2 超聲相控陣DDS數字合成模塊功能與應用43-44
• 3.2.3 信號處理特點44-45
• 3.3 基于高基數CORDIC算法DDS數字合成模塊設計45-49
• 3.3.1 基于高基數CORDIC算法DDS數字合成模塊建模46-47
• 3.3.2 DDS數字合成模塊FPGA實現(xiàn)47-49
• 3.4 基于高基數CORDIC算法DDS數字合成模塊性能仿真49-52
• 3.4.1 仿真方法49-50
• 3.4.2 結果分析50-52
• 3.5 本章小結52-53
• 第四章 基于高基數CORDIC算法TGC模塊研究53-68
• 4.1 引言53
• 4.2 超聲相控陣TGC模塊53-62
• 4.2.1 TGC基本原理53-59
• 4.2.2 超聲相控陣TGC模塊功能與應用59-61
• 4.2.3 信號處理特點61-62
• 4.3 基于高基數CORDIC算法TGC模塊設計62-64
• 4.3.1 基于高基數CORDIC算法TGC模塊建模62-63
• 4.3.2 TGC模塊FPGA實現(xiàn)63-64
• 4.4 基于高基數CORDIC算法TGC模塊性能仿真64-67
• 4.4.1 仿真方法65
• 4.4.2 結果分析65-67
• 4.5 本章小結67-68
• 第五章 基于混合粗微調CORDIC算法超聲回波正交解調模塊研究68-83
• 5.1 引言68
• 5.2 超聲相控陣回波正交解調模塊68-76
• 5.2.1 正交解調基本原理69-74
• 5.2.2 超聲相控陣回波正交解調模塊功能與應用74-76
• 5.2.3 信號處理特點76
• 5.3 基于混合粗微調CORDIC算法回波正交解調模塊設計76-79
• 5.3.1 基于混合粗微調CORDIC算法回波正交解調模塊建模77
• 5.3.2 回波正交解調模塊FPGA實現(xiàn)77-79
• 5.4 基于混合粗微調CORDIC算法回波正交解調模塊性能仿真79-81
• 5.4.1 仿真方法79-80
• 5.4.2 結果分析80-81
• 5.5 本章小結81-83
• 結論與展望83-85
• 參考文獻85-89
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果89-90
• 致謝90-91
• 附件91

【參考文獻】

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本文編號：1021142