超聲波特征提取系統

電子機電論文編號:JD177     字數:23996,頁數:93 

目錄
目錄 1
引言 2
第一章 緒論 3
1.1研究背景 3
1.1.1超聲技術的發展 3
1.1.2問題的提出 4
1.1.3本文結構安排及內容介紹 5
1.2超聲檢測系統[1] 5
1.2.1超聲檢測系統的概述 5
1.2.2超聲檢測的方法 6
第二章 超聲波特征提取的基本原理 9
2.1系統方框圖 9
2.2 總體功能簡介 11
第三章 特征提取電路的方案選擇 13
3.1設計要求： 13
3.2可行性方案選擇： 13
3.2.1峰值保持/采樣器 13
3.2.2過零檢測 15
3.3方案的確立： 17
第四章 超聲波特征提取的硬件電路設計 18
4.1 峰值保持電路及A/D轉換電路的設計 18
4.1.1電路基本原理及設計圖 18
4.1.2主要器件介紹 19
4.2比較電路的設計 22
4.2.1電路基本原理及設計圖 22
4.2.2主要主要器件介紹 24
4．3脈沖延拓電路的設計 24
4.3.1電路基本原理及設計圖 24
4.3.2主要主要器件介紹 27
4．4計數顯示電路的設計 28
4.4.1電路基本原理及設計圖 28
4.4.2主要器件介紹： 29
4．5報警電路的設計 29
4.5.1電路基本原理及設計圖 29
4.5.2主要器件介紹： 32
4.6譜分析 33
4.6.1算法原理⑷ 34
4.6.2 FFT軟件實現 37
第五章 結論及其分析 42
結束語 49
致謝 50
參考文獻 50
附錄一（電路原理圖及PCB圖） 51
附錄二（程序） 56
譯文： 64
譯文原文： 76

引言
超聲工程測量技術是聲學檢測的一個重要組成部分，它是通過對超聲在介質中傳播參量的變化的測量來達到對各種物理量的測量。隨著電子技術和信號處理技術的飛速發展，現在越來越多的人將數字信號處理技術應用于超聲檢測，但由于超聲檢測信號尤其是高頻超聲檢測信號本身的特點，如持續時間很短（只有幾微妙）、信號頻率高（數兆赫茲）、信號較弱，易受外界干擾等，使得對其采樣從而進行頻譜分析的過程不同于一般信號的處理，很難在實際工程中得以運用。另一方面，信號必須首先通過模數轉換器（ADC）使其數字化。在整個過程中要保證信息不遺漏或不畸變，ADC的采樣率至少和奈奎斯特采樣率一樣大，但由于超聲信號的頻率和持續時間遠不同于一般信號，使得超聲信號的精確采樣也成了一個難點。因此超聲信號的頻譜分析技術成為無損檢測領域的前沿的研究方向之一。
為了提高超聲無損檢測技術的可靠性，人們正在深入探討將信號處理技術用于無損檢測。正如大量研究推測所證明的，超聲檢測系統的缺點通常認為不是由硬件設備支配，而是信號處理、成像和數據處理分析的問題。即需要評定材料完整性的信息完全包含在常用檢測儀器探測到的超聲波形里，但是，目前這些數據只有小部分被利用。而超聲頻譜分析法則提供了攝取大量附加信息的機會。超聲頻譜分析是為了解決超聲幅度法定量不準而提出來的新技術。它一出現就受到廣泛的注意。這種方法雖然目前還不能解決缺陷定量問題，但至少能從頻率的角度給出新的有用信息。傅立葉分析由于能提供信號的頻率信息而在這里得到了廣泛的研究及應用。
本文針對上述問題，進行了軟件與硬件的設計，通過硬件部分對超聲信號的幅度和頻率有一定認識，進而通過軟件對信號進行處理分析，以便更深入了解信號，提取更多的有用信息。