本文關鍵詞：多通道超聲檢測總控系統(tǒng)的研究與設計

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【摘要】：在超聲檢測、射線檢測、渦流檢測、磁粉檢測和滲漏檢測五大常規(guī)無損檢測中,超聲波檢測是工業(yè)生產中應用十分廣泛的一種無損檢測方法,它即可檢測材料或構件的表面缺陷,又可以檢測內部缺陷,對于平面狀缺陷如疊層、裂紋等,可以獲得很好的缺陷回波。目前市面上比較成熟的超聲檢測系統(tǒng)一般采用PCI或ISA接口,此類接口的特點是:高速、可靠、穩(wěn)定并且是并行傳輸,但是安裝麻煩、協(xié)議復雜、成本較高、學習和開發(fā)周期較長。相對于PCI或ISA接口的超聲采集系統(tǒng)來說,USB隨著協(xié)議的更新,傳輸速度越來越高、接口小巧簡單、消耗資源低、學習和開發(fā)周期短、性價比較高等特點。由于USB2.0協(xié)議的數據傳輸速率高達480Mbps,使得USB可應用于動態(tài)實時傳輸的高速實時性要求的工業(yè)生產設備中,極大地提高了系統(tǒng)的高效性和易用性。本課題分析彈藥筒存在的缺陷,根據超聲檢測原理,選擇了水浸式板波檢測方法對彈藥筒進行缺陷檢測,本系統(tǒng)與上位機的通信接口采用的是USB2.0。針對USB在工業(yè)應用比較少的情況,本文將對USB在工業(yè)無損檢測實際應用中的可靠性和穩(wěn)定性作出研究和闡述。本系統(tǒng)選用Cyclone II的FPGA芯片作為主控芯片,通信接口采用USB2.0接口,接口芯片為Cypress公司的Cy7c68013a。本系統(tǒng)設計了20個超聲信號采集通道,利用6片多路復用器MAX4617和一片譯碼器SN74H138實現通道之間的切換。在信號采集部分,選用MP7690作為模數轉換芯片,實現單一通道的單點采樣。在Keil開發(fā)環(huán)境中,完成EZ-USB FX2LP的固件程序開發(fā);利用Quartus II開發(fā)環(huán)境設計開發(fā)FPGA控制程序,并利用Modelsim完成時序的仿真和調試;利用Visual Studio 2013的開發(fā)平臺完成上位機軟件系統(tǒng)的開發(fā)與調試。本系統(tǒng)可利用上位機軟件系統(tǒng)對數字超聲檢測系統(tǒng)進行參數設置和采樣控制,完成對超聲回波信號的處理,利用相關算法進行判傷,并圖形化顯示判傷結果。
【關鍵詞】：USB2.0 超聲檢測系統(tǒng) Cy7c68013a FPGA
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP274.53
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1. 緒論10-14
• 1.1 課題背景、目的和意義10-11
• 1.2 超聲檢測儀的發(fā)展現狀11-12
• 1.3 USB在工業(yè)應用上的發(fā)展現狀12-13
• 1.4 論文的主要內容13-14
• 2. 超聲檢測系統(tǒng)總體方案設計14-24
• 2.1 超聲檢測原理14-17
• 2.1.1 縱波法14-15
• 2.1.2 橫波法15-16
• 2.1.3 表面波法16
• 2.1.4 板波法16-17
• 2.2 檢測方案選擇17-20
• 2.2.1 檢測對象特征17-18
• 2.2.2 超聲探頭接觸方式18-19
• 2.2.3 超聲探頭的選擇19
• 2.2.4 檢測方案19-20
• 2.3 系統(tǒng)技術指標及總體方案20-21
• 2.3.1 系統(tǒng)技術指標20
• 2.3.2 系統(tǒng)總體方案20-21
• 2.4 超聲檢測儀硬件系統(tǒng)21-22
• 2.5 上位機測試軟件22-23
• 2.6 本章小結23-24
• 3. 超聲檢測系統(tǒng)硬件設計24-45
• 3.1 超聲發(fā)射電路24-25
• 3.2 超聲接收電路25-28
• 3.2.1 增益調整電路25-26
• 3.2.2 單峰檢波電路26-27
• 3.2.3 門選電路27
• 3.2.4 峰值保持電路27-28
• 3.2.5 信號選擇電路28
• 3.3 信號采集電路28-42
• 3.3.1 模數轉換電路30-31
• 3.3.2 USB2.0 硬件設計和信號完整性分析31-39
• 3.3.3 EZ-USB FX2LP固件程序設計39-42
• 3.4 超聲檢測硬件系統(tǒng)成品42-44
• 3.5 本章小結44-45
• 4. 信號采集卡程序設計45-56
• 4.1 USB通信控制模塊46-48
• 4.1.1 USB2.0 高速模式下的讀寫狀態(tài)控制46-47
• 4.1.2 USB2.0 全速模式下的讀寫狀態(tài)控制47-48
• 4.2 增益控制模塊48-49
• 4.3 發(fā)射門控模塊49-51
• 4.4 采樣控制模塊51-53
• 4.4.1 USB2.0 高速模式下的采樣控制51-52
• 4.4.2 USB2.0 全速模式下的采樣控制52-53
• 4.5 FIFO控制模塊53-55
• 4.5.1 USB2.0 高速模式下的FIFO控制54
• 4.5.2 USB2.0 全速模式下的FIFO控制54-55
• 4.6 本章小結55-56
• 5. 上位機測試軟件設計56-65
• 5.1 基于USB接口的數據通信設計57-59
• 5.1.1 USB設備的實例化57
• 5.1.2 USB端點管道復位57-58
• 5.1.3 USB數據傳輸58
• 5.1.4 自定義命令傳輸58-59
• 5.2 上位機測試軟件界面59-60
• 5.3 信號處理及結果分析60-64
• 5.3.1 信號預處理60-61
• 5.3.2 相關算法處理61-63
• 5.3.3 檢測結果63-64
• 5.4 本章小結64-65
• 6. 總結與展望65-67
• 6.1 全文總結65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻67-70
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文及成果70-71
• 致謝71-72

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本文編號：580462