基于FPGA的输送带表面超声检测系统开发

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输送带纵向撕裂是胶带失效的主要形式,会导致重大的经济损失。然而,现有的输送带纵向撕裂检测技术还不能有效地预防胶带纵向撕裂,研制一种新型的能预防输送带纵向撕裂的检测系统仍然是一项具有挑战的研究课题。因此,本文提出了一种基于FPGA的通过检测输送带表面变化来预防输送带纵向撕裂的超声自动化无损检测方法,研究成果主要包括:1、分析了输送带表面超声检测系统的原理,给出了检测系统总体结构组成;对超声换能器参数、类型进行了选择,对所需的换能器数量进行了计算;从温度、脉冲计数法、多普勒效应和超声串扰等方面分析了如何提高系统测量精度。2、在QuartusⅡ环境下,使用Verilog HDL语言设计了基于FPGA的Gold码伪随机超声激励信号、渡越时间互相关运算和上位机的串口通信程序;通过该测距系统分频器、计数模块的仿真,实现了在Cyclone II系列的EP2C8Q208C8N芯片的FPGA开发板集成超声测距模块、LCD显示模块的单路超声测距硬件系统;对设计的系统进行了测距实验分析,证明了设计的单路测距系统的可行性。3、FIR数字滤波器的设计采用了从"MATLAB"到"FPGA"再到"MATLAB"的设计方式,使用MATLAB采用最优化设计法设计了FIR低通数字滤波器,对基于高斯包络余弦模型的超声回波信号进行了噪声滤除。借助于MATLAB强大的信号产生和处理能力,使用ISE设计了基于P核的FIR低通数字滤波器,并作为对比证明了所设计的滤波器具有良好的滤波性能。4、为了获取全面准确的输送带表面信息,借鉴海底超声形貌探测原理,对输送带表面形貌的重构进行了分析,提出了输送带表面形貌的重构方法和三维数据坐标的对应方式,并借鉴相阵成像原理,对换能器的布置方式、横向和纵向分辨率的提高等进行了分析。
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