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            探傷

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            超聲波自動探傷設(shè)備運算單元

            發(fā)布時間:2024/1/31 9:24:23

            FPGA 可以高速處理大量并行運算算法,然而并行計算是以耗費更多的硬件資源為代價的,設(shè)計時需要著重考慮,實際應(yīng)用中通常采用串行加并行的算法結(jié)構(gòu)。基于超聲波數(shù)字信號處理理論的算法有很多,許多都可以采用并行結(jié)構(gòu)來完成,如譜分析,小波分析等。在一次超聲波脈沖從觸發(fā)到回波接收的整個過程中,波形信號是非周期的,時域中信號的相關(guān)階數(shù)不大,所以在綜合考慮硬件資源的情況下,該類型信號的濾波算法結(jié)構(gòu)一般都可以設(shè)計成并行加串行處理方式的結(jié)構(gòu)。對于頻譜分析來說,F(xiàn)FT 頻譜分析還是目前最常用的方法,F(xiàn)PGA 實現(xiàn) FFT 算法——2 基 FFT 算法速度很快。本設(shè)計中運算單元只涉及到 FIR 與 FFT 這兩種信號處理方式。


            超聲回波經(jīng)超聲波探頭轉(zhuǎn)換為電壓信號,由于該信號微弱(μV 級),其不可避免的會受到噪聲干擾,如電源波動、元件的工作噪聲,線路布線抗性元件近場效應(yīng),線路及元件間傳導噪聲,信號地線引入的噪聲(共模信號)等,超聲波信號檢測的工作就是對我們所關(guān)心的信號特征進行分析,那么就要求信號特征不能因為噪聲的存在而無法分辨,通常小信號的時域波形的某些特征往往可能被噪聲掩蓋,所以需要對離散化的數(shù)字信號進行濾波,抑制的噪聲的干擾。與模擬濾波器相比,數(shù)字濾波器有著精度高、設(shè)計靈活、無阻抗匹配等優(yōu)點,且不會引入外噪聲,性能穩(wěn)定可靠。


            FFT 變換是為了得到信號的頻譜信息,根據(jù)第 2 章所述,超聲波信號在傳播過程中由于介質(zhì)吸收衰減或是介質(zhì)的非均勻性(材質(zhì)、構(gòu)造、溫度、形狀等),波形、幅值及波型都將發(fā)生變化,通常在時域下許多特征不顯著,為此需要借助頻譜來分析這些特征。


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