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超声波论文：基于无损探伤的超声系统研究【中文摘要】超声波无损探伤技术是工业中应用非常广泛的一种检测技术,它具有对被测工件没有损伤、操作简单、性能稳定、可靠性高等优点,可以对工件从生产到在役的各个环节进行全程检测。随着超声波探伤技术和数字信号处理等技术的发展,数字式超声波无损探伤系统应运而生。与模拟式超声波探伤系统相比,数字式超声波探伤系统具有精度高、可靠性高、使用灵活等诸多优点,正逐步取代模拟式超声波探伤系统而成为超声波探伤系统发展的必然趋势。但目前数字式超声波探伤系统也存在着缺点,如探伤方法单一、数据处理能力不强、可编程资源有限、数据传输速率慢等。本文在分析多种超声波探伤方法、显示原理以及目前数字式超声波探伤系统缺点的基础上,提出了一种主要用于对轮轴、钢轨等进行探伤的A型数字式超声波无损探伤系统的设计方案。为达到更理想的探伤结果和更广泛的使用范围,该系统采用脉冲反射法和穿透法两种探伤模式,以高性能的FPGA为系统核心、采用USB通信、基于PC。本系统在设计中采用模块化思想,在硬件上将系统分为超声波探伤模块、数据采集处理模块和通信接口模块,利用FPGA强大的数据处理能力,对各模块进行协调控制。硬件部分各模块均采用精度高、噪声低、可靠性高的器件以及多种...【英文摘要】Ultrasonicnondestructivetestingtechnologyisoneofthetestingtechnologieswhicharewidelyusedinindustry.Itisnondestructive,easilyhandlingandreliableanditcantestworkpieceatanyperiodfromproducttoservice.Withthedevelopmentofultrasonictestingtechnologyanddigitalsignalprocessingtechnology,thedigitalultrasonictestingsystemwasinvented.Comparedwithanalogultrasonictestingsystem,digitalultrasonictestingsystemismoreaccurate,reliableandflexible,anditis...【关键词】超声波无损探伤超声信号处理【英文关键词】UltrasonicNondestructivetestingUltrasonicsignalprocessing【目录】基于无损探伤的超声系统研究致谢5-6摘要6-7ABSTRACT7第1章绪论10-201.1超声波无损探伤技术的历史及发展现状10-111.2超声波无损探伤技术的物理基础11-161.2.1超声波的类型及超声场特征参数11-121.2.2超声波的反射、折射和波形转换12-151.2.3超声波的传播衰减15-161.3数字信号处理技术概述16-171.3.1数字信号处理技术的发展161.3.2数字式超声波无损探伤系统的优势及存在的问题16-171.4论文研究意义和主要工作17-201.4.1论文研究意义171.4.2论文主要工作17-20第2章超声波探伤的基本原理及系统整体设计20-262.1超声波探伤的基本方法20-232.2超声波探伤系统显示系统原理及分类23-242.3系统整体设计24-252.4本章小结25-26第3章数字式超声波探伤系统硬件设计26-443.1系统硬件整体设计26-273.2超声波换能器的选择27-283.3高压发射电路设计与仿真28-313.4探头切换电路设计31-323.5限幅稳压电路设计323.6可变增益放大电路设计32-343.7D/A转换电路设计34-353.8A/D转换电路设计35-373.9JTAG接口设计37-383.10FPGA设计38-413.10.1FPGA芯片及开发路线选择38-393.10.2晶振电路设计39-403.10.3电源转换电路设计40-413.11USB功能芯片选型41-423.12系统抗干扰设计42-433.13本章小结43-44第4章超声波探伤系统的数字滤波器设计及FPGA实现44-684.1超声回波模型的建立44-464.2FIR滤波器概述464.3FIR滤波器的设计及实现46-564.3.1FIR滤波器技术规范和系数的计算47-504.3.2FIR滤波器实现结构的选择50-534.3.3FIR滤波器的实现53-564.4自适应滤波器原理56-614.4.1自适应滤波概述56-594.4.2滤波器和自适应算法59-604.4.3LMS算法60-614.5自适应滤波器的设计及实现61-654.6FIR滤波器与自适应滤波器的比较65-664.7本章小结66-68第5章超声波探伤系统调试68-745.1高压发射电路调试68-705.2限幅稳压电路调试705.3可变增益放大电路调试70-725.4FIR滤波器调试72-735.5本章小结73-74第6章总结与展望74-76参考文献76-78附录A78-80附录B80-82作者简历82-86学位论文数据集86