基于FPGA的TOFD超聲焊縫探傷數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計的中期報告

基于FPGA的TOFD超聲焊縫探傷數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計的中期報告一、選題背景和意義焊縫作為工業(yè)生產(chǎn)中常見的連接方式，無論是在汽車制造、航空航天、建筑結構、船舶制造等領域中都具有非常重要的地位。然而，由于焊接過程的復雜性以及焊接質(zhì)量的差異性，焊縫的質(zhì)量缺陷也是非常常見的。因此，為了保證焊縫的質(zhì)量和作業(yè)安全，需要采用非破壞性檢測技術對焊縫進行探傷檢測，其中TOFD超聲檢測技術是一種非常常用和有效的方法。現(xiàn)有的TOFD超聲焊縫探傷數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大多數(shù)采用傳統(tǒng)的模擬電路設計方案，由于其硬件設計復雜，易受干擾，且數(shù)據(jù)處理速度相對較慢。而基于FPGA技術實現(xiàn)的超聲焊縫探傷數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)處理能力強、成本低廉，可靠性高，易于擴展等特點。因此，本課題旨在利用FPGA技術設計一種TOFD超聲焊縫探傷數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)超聲信號的采集、實時處理及顯示。二、主要工作的完成情況本課題的主要研究內(nèi)容是基于FPGA的TOFD超聲焊縫探傷數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計。在項目進行的中期，我們已完成以下工作：1.系統(tǒng)架構設計本系統(tǒng)采用FPGA，AD采集芯片，LCD顯示屏等硬件構筑而成，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。其中，F(xiàn)PGA負責超聲信號的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換和實時處理，AD采集芯片負責將超聲信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號輸出給FPGA，LCD顯示屏用于顯示實時采集的數(shù)據(jù)。2.硬件電路設計根據(jù)系統(tǒng)架構設計，我們完成了硬件電路的設計和調(diào)試。其中AD采集電路中的參考電壓電源和OP放大電路的電路調(diào)試是關鍵，我們通過分析其輸出電壓的大小和采樣率的變化，最終得到了穩(wěn)定的模擬電信號。3.超聲信號采集及實時處理程序設計我們使用Verilog語言編寫了超聲信號采集及實時處理的程序。主要包括采樣控制、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示等模塊。4.系統(tǒng)測試完成硬件電路和程序的設計后，我們進行了系統(tǒng)測試。測試結果表明，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)超聲信號的高速采集、實時處理及顯示，且數(shù)據(jù)處理速度遠高于傳統(tǒng)的模擬電路設計方案。三、存在的問題和下一步的工作在項目的實施過程中，我們也遇到了一些問題：1.由于AD采集電路中的參考電壓電源和OP放大器電路會受到環(huán)境溫度的影響，故在長時間運行的情況下，會出現(xiàn)電壓變化導致的數(shù)據(jù)偏移問題。2.由于FPGA運行時的功耗較大，需要較大的散熱器，散熱系統(tǒng)的調(diào)試也是一個難點。下一步的工作：1.對于AD采集電路中的參考電壓和OP放大器電路，我們需要采取更加可靠的電路設計方案，減少它們受環(huán)境溫度的影響。2.對于FPGA的散熱和功耗問題，我們將采取降低功耗、使用風扇散熱等方法來解決。4.結論在本次中期報告中，我們介紹了基于FPGA的TOFD超聲焊縫探傷數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計。我們已完成了系統(tǒng)架構設計、硬件電路設計