超聲相控陣收發(fā)電路設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，各類設(shè)備、材料日趨復(fù)雜，所要面對的工作環(huán)境等也發(fā)生了變化，對無損檢測提出了許多新的要求。超聲相控陣以其獨(dú)有的特點(diǎn)和優(yōu)勢開始擔(dān)負(fù)起更多地檢測任務(wù)，逐漸在無損檢測領(lǐng)域占據(jù)重要地位，成為了研究的熱點(diǎn)，這是無損檢測發(fā)展的一種必然趨勢。
　　本文完成了超聲相控陣設(shè)備的硬件設(shè)計(jì)，解決了高頻收發(fā)電路設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題，提高了相控陣延時(shí)控制的精度，所完成的原理樣機(jī)在檢測實(shí)驗(yàn)中取得了成功。研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：

2、　　學(xué)習(xí)了聲學(xué)、超聲探傷和相控陣技術(shù)的原理知識，研究了超聲收發(fā)電路設(shè)計(jì)方式、高速電路設(shè)計(jì)原則和微弱信號提取方法，確定了以上位計(jì)算機(jī)、數(shù)字控制電路和收發(fā)電路三部分組成的研制方案。
　　研究了高速數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)并完成了基于單片低成本 FPGA的高精度相控陣控制電路。根據(jù)所使用FPGA的自身特性，提出了基于鎖相環(huán)技術(shù)的延時(shí)控制電路設(shè)計(jì)方法。該方法在兼顧集成度的同時(shí)，利用50MHz的時(shí)鐘輸入，實(shí)現(xiàn)了1ns的延時(shí)精度。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)

3、的智能化、高效化，還設(shè)計(jì)了以NIOS II處理器為核心的嵌入式處理系統(tǒng)，使設(shè)備工作參數(shù)可被實(shí)時(shí)重配置。
　　設(shè)計(jì)完成了16路相控陣收發(fā)電路，克服了高壓、高頻信號所帶來的不利影響，實(shí)現(xiàn)了對mv級缺陷回波信號的提取。經(jīng)過多次反復(fù)選型、實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)，確定了以ISL55110為驅(qū)動的超聲發(fā)射電路，解決了發(fā)射電路對高頻、高壓的需求。二極管橋路被引入到限幅電路中，解決了高頻大信號的限幅問題，又保證微弱信號得到良好保存。同時(shí)，為了與數(shù)字控制電路相