超聲相控陣成像系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)研究.pdf

1、超聲相控陣技術(shù)具有檢測結(jié)果直觀、可靠、檢測效率高等優(yōu)點(diǎn)，是目前無損檢測領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。本文旨在采用模塊化的設(shè)計，研制一臺多通道、可擴(kuò)展的超聲相控陣成像系統(tǒng)，并在硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和驗證相控陣發(fā)射、接收波束形成算法。主要工作如下：
　　1.研究了超聲相控陣發(fā)射和接收的基本原理、超聲成像的三個關(guān)鍵性能指標(biāo)及其主要影響因素。分析了發(fā)射延時精度對合成波束的影響。研究了動態(tài)聚焦、編碼激勵以及正交包絡(luò)檢波算法在超聲成像中的應(yīng)用和性能影響。

2、>　　2.提出了多通道超聲相控陣成像系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案，系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，主要由控制板卡、發(fā)射板卡、接收板卡以及底板組成，增加相應(yīng)的板卡就可以擴(kuò)展相應(yīng)的功能模塊。采用HV7350產(chǎn)生高壓脈沖激勵和AD9273作為超聲回波接收的模擬前端，提高了系統(tǒng)的集成度；采用USB2.0接口完成了硬件系統(tǒng)與PC間的數(shù)據(jù)通信；采用FPGA實(shí)現(xiàn)各模塊的邏輯控制和數(shù)據(jù)處理。
　　3.完成了發(fā)射波束和接收波束形成的FPGA實(shí)現(xiàn)和驗證，主要包括了2.5n

3、s延時精度的發(fā)射模塊、高速串行信號解串器、基于資源復(fù)用的匹配濾波模塊、動態(tài)聚焦延時參數(shù)計算和線性插值模塊，其中高速串行信號解串器主要利用FPGA中的SelectIO資源完成。
　　4.完成了超聲相控陣成像系統(tǒng)各模塊的原理圖和PCB的設(shè)計，各電路板卡的焊接、調(diào)試，經(jīng)過測試各模塊都可以正常工作。完成了AD9273與FPGA之間高速串行接口的調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了600Mbps串行LVDS信號的解串恢復(fù)。完成了控制板卡與上位機(jī)之間USB2.0接口