论文部分内容阅读
超声技术广泛应用于医学诊疗、无损检测等各领域,在工业、医学、航天、军事等行业里有着非常重要的用途。产生特定需求的声场是超声应用的关键环节,按照特定模式激励超声信号是整个应用的核心技术。产生特定声场比较成熟的方法是利用超声相控阵技术进行声场的调控,多通道超声激励源是相控阵的基础。为满足超声研究中对多通道独立的参数可较大范围调整的超声激励的需要,本文研制32独立通道超声脉冲激励模块,并以此模块为基础集成为多通道超声脉冲激励系统,为超声研究领域提供调整参数范围宽的、可集成的超声相控阵模块。根据设计指标,本文在分析超声脉冲产生的工作原理的基础上,设计并实现了可独立工作的32独立通道超声脉冲激励模块,进行了模块系统集成,实现了计算机控制下的64通道以及更多通道的各通道激励相位延时、电压幅值、中心频率、脉冲占空比以及脉冲重复频率等参数均独立可调,且多通道之间可按照基准相位进行动态相位延时控制的超声脉冲激励系统。论文主要工作如下:(1)确定模块研制及系统集成方案,首先根据换能器激励特性制定超声脉冲发生仪的性能指标以及输出波形,并制定32独立通道超声脉冲激励模块实现方案以及可集成的多通道超声脉冲激励系统实现方案。(2)设计了独立工作的32通道超声脉冲激励模块硬件部分结构,由4个单元组成:用来驱动超声换能器超声的激励单元;发射PWM信号及模块逻辑的控制单元;为系统供电及提供换能器激励电源的电源供电单元;为集成控制进行系统集成需要的系统通信单元。(3)通过计算机基于TCP/IP网络通信进行多通道超声脉冲激励系统集成。包括通信客户端的设计以及服务器端的设计,集成系统对各模块的控制,多通道模块扩展的系统集成,实现多模块按照相同的基准相位延时协同工作的多通道超声脉冲激励系统的设计。经过系统参数的测试评估,包括脉宽精度,上升下降沿时间,相位延时精度,系统稳定性分析,声功率测试,结果表明,32通道超声脉冲激励模块可独立工作;在计算机控制下可以对多个32通道模块系统进行系统集成,其每个通道均可按照基准相位延时动态控制,所研制设备达到设计要求。为超声研究领域提供了即可以独立工作的32通道超声脉冲激励模块、又可以集成为计算机控制的多通道超声脉冲激励系统需求的解决方案。