基于FPGA控制的超声信号采集处理系统和方法技术方案

本发明专利技术属于无损检测技术领域，涉及一种基于FPGA控制的超声信号采集处理系统和方法，采集处理系统包括FPGA芯片和上位机，FPGA芯片中设置有FPGA控制模块，FPGA芯片分别与信号采集模块、数据缓冲模块和传输模块电性连接，信号采集模块分别与信号调理模块和数据缓冲模块电性连接，超声模拟信号输入到信号调理模块进行滤波和放大，传输模块与上位机实现数据交互，上位机中设置有人机交互模块和信号处理模块。信号处理模块重构得到降噪后的信号，通过VMD分解过程得到最终降噪的信号，在显示界面中实现A型显示和C型显示。本发明专利技术实现了超声模拟信号的采集、滤波、模数转换、自动传输和降噪，提高了超声信号的信噪比及分辨率。提高了超声信号的信噪比及分辨率。提高了超声信号的信噪比及分辨率。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA控制的超声信号采集处理系统和方法


[0001]本专利技术属于无损检测
，涉及一种基于FPGA控制的超声信号采集处理系统和方法，可以通过USB口串行通信将数据传输给上位机，上位机对超声信号进行降噪处理。

技术介绍

[0002]超声检测在无损探伤领域应用广泛，常规超声检测采用耦合剂来减少超声波的衰减，但是对于一些材料(比如航空航天蜂窝复合材料、锂电池等)，常规方式难以实现穿透检测，而空气耦合超声检测方式能够克服这一缺点，真正实现无接触、无损伤、非侵入的检测。
[0003]由于超声波在介质中的衰减、气固界面巨大阻抗差异造成超声波的大量反射和信噪比低等多方面的因素，使得超声检测技术的研究与应用发展相对比较缓慢。随着耦合理论和材料科学的发展，前两个因素得到了较好的处理方案，但是信噪比低的问题却迟迟没有得到很好的解决。数字信号处理技术是目前超声检测方面提高信噪比及分辨率的重要手段之一，由于FPGA(现场可编程逻辑门阵列)具有时钟频率高、并行传输数据等特点，通过FPGA控制信号采集可以提高速度和精度，所以随着数字信号处理技术的不断发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于FPGA控制的超声信号采集处理系统，包括FPGA芯片和上位机，其特征在于，FPGA芯片中设置有FPGA控制模块，FPGA芯片分别与信号采集模块、数据缓冲模块和传输模块电性连接，信号采集模块分别与信号调理模块和数据缓冲模块电性连接，超声模拟信号输入到信号调理模块进行滤波和放大，所述的传输模块与上位机电性连接实现数据交互，上位机中设置有人机交互模块和信号处理模块。2.根据权利要求1所述的基于FPGA控制的超声信号采集处理系统，其特征在于，所述的信号调理模块包括设置在金属纤维屏蔽罩中的依次电性连接的电压跟随模块、初级放大模块、后级放大模块和带通滤波模块。3.根据权利要求2所述的基于FPGA控制的超声信号采集处理系统，其特征在于，电压跟随模块采用OPA192电压跟随器以及电阻R1、R2和R3搭建，电阻R1＝20Ω；初级放大模块由仪表放大器AD8429和前端的电阻R
G
以及后端的电阻R4组成，电阻R
G
采用0.1％精度的电阻；后级放大模块选用OPA1611运放，后级放大模块由二级放大电路和三级放大电路级联构成，二级放大电路和三级放大电路采用电压并联负反馈方式，二级放大电路由OPA1611运放以及电容C7和电阻R5、R6、R7组成，三级放大电路由OPA1611运放以及电容C10和电阻R8、R9、R10组成，三级放大电路的反馈电阻R
10
采用可变电阻；带通滤波模块选用运放OPA171，由运放OPA171以及电容C13、C14和电阻R11、R12、R13、R14组成。4.根据权利要求1所述的基于FPGA控制的超声信号采集处理系统，其特征在于，所述的FPGA芯片采用Cyclone IV系列中的EP4CE10F17C8N，FPGA控制模块以FPGA芯片包含的NIOS II软核处理器为核心，配置电路所需子模块的IP核，完成软件控制环境的构建，基于AVALON
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MM总线完成系统总线的搭建，通过DMA方式实现各子模块间的数据传输；所述的信号采集模块采用AD9244芯片，所述的数据缓冲模块采用动态随机存储器W9825G6KH
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6，所述的传输模块采用CH340芯片。5.基于FPGA控制的超声信号采集处理方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：董方旭，凡丽梅，段剑，孙岩，张霞，汤振鹤，孙良文，
申请(专利权)人：山东非金属材料研究所，
类型：发明
国别省市：