相控陣超聲成像關(guān)鍵技術(shù)的FPGA設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、超聲相控陣技術(shù)具有檢測復(fù)雜度低、可視化成像和檢測分辨力高等優(yōu)點，已成為近年來國際無損檢測領(lǐng)域的研究熱點。本文在相控陣超聲成像主要性能指標研究的基礎(chǔ)上，對相控發(fā)射聲束性能和接收聲束形成算法等關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究，完成了32通道相控陣超聲成像系統(tǒng)的FPGA設(shè)計驗證，給出了原型系統(tǒng)初步成像結(jié)果。主要工作如下：
　　1．研究了相控時延精度對聲束性能與系統(tǒng)分辨率的影響，分析和仿真表明，精細的時延控制利于提高系統(tǒng)性能。進一步研究了一種基于干

2、涉原理的波聲場建模方法，獲得了所用相控陣探頭的仿真結(jié)果。
　　2．針對相控陣扇形掃查和動態(tài)聚焦成像，研究了一種正交包絡(luò)檢波的接收聲束形成算法，分析表明，該接收算法性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的直接延時疊加接收聲束形成算法，實現(xiàn)復(fù)雜度低、消耗資源少。
　　3．提出了相控陣超聲成像系統(tǒng)總體設(shè)計與 FPGA芯片選型方案，并對 FPGA接口、算法模塊進行了劃分。研究了一種虛擬陣列成像方法，該成像方法不需復(fù)雜的時延控制，獲得了與相控陣扇形掃查成像

3、同樣的性能，且直角坐標焦點成像方法有利于檢測圖像的顯示。將相控陣扇形掃查與虛擬陣列成像方法相結(jié)合，進一步提出了一種改進的虛擬焦點成像方法，在系統(tǒng)的時間分辨率和空間分辨率之間獲得了更好的折中。
　　4．針對32通道相控陣超聲成像系統(tǒng)，完成了數(shù)字聲束形成電路和高速接口的FPGA設(shè)計，包括2.5ns精度的低復(fù)雜度延時電路實現(xiàn)、600Mbps串行LVDS接口設(shè)計、正交包絡(luò)檢波延時抵消算法設(shè)計以及ARM門控時鐘/DMA接口設(shè)計。通過了與AR