Advertisement

EDA/PLD中基于CPLD的超声相控阵高精度发射系统

  •  5星
  •     浏览量: 0
  •     大小:None
  •      文件类型：None

简介：
本研究聚焦于利用EDA技术优化CPLD架构，设计并实现了一种用于超声相控阵系统的高性能、高精度发射方案，显著提升医疗成像质量。 摘要：超声相控阵发射波束形成的关键在于精确控制各阵元的发射相位延时，以实现灵活可控、指向性良好且焦点尺寸细小的聚焦声束，从而获得清晰的成像效果。本段落研制了一种基于复杂可编逻辑器件（CPLD）和可编程数字延迟线（AD9501）的超声相控阵系统中的高精度相控发射系统。该系统能够同时控制16通道，并且延时分辨率可达1ns，最大延时值达到655μs。

全部评论 (0)

还没有任何评论哟~
客服
客服
客服关闭
  • EDA/PLD中基于CPLD的超声相控阵高精度发射系统
    优质
    本研究聚焦于利用EDA技术优化CPLD架构，设计并实现了一种用于超声相控阵系统的高性能、高精度发射方案，显著提升医疗成像质量。 摘要：超声相控阵发射波束形成的关键在于精确控制各阵元的发射相位延时，以实现灵活可控、指向性良好且焦点尺寸细小的聚焦声束，从而获得清晰的成像效果。本段落研制了一种基于复杂可编逻辑器件（CPLD）和可编程数字延迟线（AD9501）的超声相控阵系统中的高精度相控发射系统。该系统能够同时控制16通道，并且延时分辨率可达1ns，最大延时值达到655μs。
     
  • 基于AVR和FPGA的EDA/PLD中高精度数字式移相发生器设计
    优质
    本文介绍了一种基于AVR微控制器与FPGA技术相结合的设计方案，用于开发一款高精度数字式移相发生器，应用于EDA及PLD领域。该设备能够提供精确的信号相位调整功能，适用于多种电子测试和测量场景。通过优化算法和硬件架构设计，实现了移相过程中的低误差和高稳定性要求，为相关技术领域的研究与应用提供了新的解决方案。 移相信号发生器是信号源的重要组成部分之一。然而，传统的模拟移相存在一些缺点：输出波形易受输入波形影响；移相角度与负载大小及性质相关，导致精度不高且分辨率较低。此外，传统方法无法实现任意波形的移相，这主要是因为其幅相特性决定了对于方波、三角波和锯齿波等非正弦信号各次谐波的相位移动和幅度衰减不一致，从而引起输出波形失真。 当前利用直接数字频率合成（DDS）技术生成信号源的方法已被广泛应用。然而，专用的DDS芯片由于采用特定集成工艺，内部数字信号抖动较小，并不能提供高质量的模拟信号。随着现代电子技术和单片机及可编程技术的发展，数字移相技术应运而生。
     
  • 基于FPGA的超声相控阵发射系统的开发与研究-论文
    优质
    本文探讨了基于FPGA技术的超声相控阵发射系统的设计与实现，深入分析了其工作原理及优化方法。 根据提供的文件内容，可以提炼出以下知识点： 1. FPGA技术在超声相控阵发射系统设计中的应用：FPGA具有强大的并行处理能力和丰富的IO端口，是实现复杂信号处理的理想选择。 2. 超声相控阵技术：通过控制多个发射单元的延时来改变波束方向，并进行电子扫描以达到成像目的的技术。 3. 水下超声成像系统的小型化设计需求：小型化的设备便于携带，适用于狭窄空间和便携性要求较高的场合。 4. 相控聚焦发射原理：通过精确控制各换能器单元的延时使所有发射波在目标区域同步相位并产生聚焦效果，从而提高分辨率。 5. 信号调理电路的设计：为了有效驱动压电换能器需要设计包括DA转换和放大环节在内的信号处理电路以调整电压电流水平至适当范围。 6. 系统集成度与稳定性要求：系统需具备高集成度及稳定的发射性能来确保高质量的成像效果并保证设备可靠性。 7. 应用价值与发展前景：该技术为水下超声成像提供了一种新的解决方案，具有重要的应用潜力和市场空间。 8. 关键技术指标：设计时要满足特定的技术标准如相控延时精度需达到2.5纳秒以实现高精度聚焦效果等要求。 9. 中图分类号与文献标识码：文档中提到了的分类代码TB553及A类文献标示，帮助读者快速找到相关领域内容。 10. 发展趋势和应用范围：水下超声成像技术因灵敏度高、分辨率强而在资源开发、安全监测等领域快速发展；相控阵技术的应用则能更有效地控制聚焦位置以获取清晰图像信息。 综上所述，该文献探讨了如何利用FPGA设计小型化且集成度高的超声相控阵发射系统，并展示了其在水下成像领域的应用前景和发展趋势。同时强调了对精度、稳定性等关键指标的要求以及技术的重要发展趋势和广泛的应用领域。
     
  • 基于CPLD的线阵CCD驱动电路在EDA/PLD中的设计
    优质
    本项目探讨了利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)构建高效线阵CCD驱动电路的方法，在电子设计自动化(EDA)/可编程逻辑器件(PLD)领域实现高性能、低功耗的图像传感系统。 本段落论述了线阵CCD驱动电路的工作原理及其当前发展状况，并选择了一种基于CPLD（复杂可编程逻辑器件）来驱动线阵CCD工作的方案。设计中采用了MAXⅡ系列的EPM240T100C5N作为控制核心，以TCD1500C为例，详细设计了基于CPLD的线阵CCD驱动电路，并完成了硬件原理图的设计及软件调试工作。通过QuartusⅡ平台对该设计方案进行了模拟仿真测试。实验结果显示，该方案能够满足线阵CCD在实际应用中对驱动脉冲的需求。 关于如何实现高精度运动装置的角度和位移测量问题，这一直是系统设计与设备开发过程中的关键技术挑战之一。随着半导体微电子技术的迅速发展，新型器件层出不穷，其中线阵CCD（电荷耦合器件）作为一种重要的光电传感器件，在解决上述技术难题方面展现出了巨大潜力。
     
  • TFM-master_tfm_超声相阵控_相控阵成像_超声.zip
    优质
    该文件为一个名为TFM-master_tfm的项目资源包，专注于超声相控阵技术，包含用于生成和处理超声相阵控及相控阵成像的数据与代码。 TFM（Time-Frequency Mapping，时间-频率映射）是一种在超声成像领域广泛应用的技术，它涉及到超声相控阵成像的核心算法。在这个压缩包文件“TFM-master_tfm_超声相控_超声相阵控_相控阵成像_超声.zip”中，我们很可能获取到了一个关于超声相控阵成像的开源代码库。接下来，我们将深入探讨这个领域的相关知识点。 超声相控阵成像是医学成像的一种高级技术，它利用多个发射和接收换能器（也称为探头），通过精确控制每个换能器的时间延迟来实现对声波的聚焦与扫描。这种技术的优势在于可以灵活地改变声束的方向和深度，从而实现实时高分辨率、高帧率图像。 TFM时间-频率映射是处理超声回波信号的关键步骤，它能够将宽带超声信号转化为时间-频率域表示，揭示其随时间变化的频率成分。在成像中，TFM有助于提取微小结构细节并提高图像质量。通常，该算法结合多普勒效应用于检测血流速度和方向，在心血管疾病的诊断中有重要意义。 在这个“TFM-master”代码库中，我们可以期待找到以下内容： 1. **数据采集模块**：实现超声信号的数字化处理。 2. **相控阵控制算法**：计算并实施换能器的时间延迟以精确控制声束。 3. **TFM算法实现**：将时间域的超声信号转化为时间-频率域表示，可能包括多种方法如短时傅里叶变换（STFT）、小波变换或匹配滤波等。 4. **图像重建模块**：根据TFM结果生成二维或三维超声图像。 5. **可视化界面**：显示和分析所生成的超声图像。 6. **测试与示例数据**：用于验证算法性能的真实或模拟超声数据。 通过学习和理解这个源码，开发者可以深入了解相控阵成像原理，并改进现有TFM算法或开发新的应用。同时，这也是一个宝贵的教育资源，帮助研究者和工程师加深对技术实践的理解。 “TFM-master”代码库为深入理解和应用超声相控阵成像技术和TFM算法提供了重要资源。无论是学术研究还是工程实践，都能从中受益。
     
  • 基于STM32微控制器的高精度超声波测距系统的开发设计
    优质
    本项目旨在开发一款基于STM32微控制器的高精度超声波测距系统，适用于工业自动化、智能家居等领域。通过优化算法实现精确测量距离。 本段落提出了一种基于STM32单片机的超声波测距系统设计方案。相较于传统单片机，STM32具有高达72 MHz的主频和定时器频率，从而提高了时间测量分辨率。该方案在启动定时器计时的同时激活PWM通道驱动超声波发射器，并使用输入捕获通道捕捉回波信号，以提高测量精度。 通过对超声波测距产生的盲区及误差原因进行深入分析后，设计了时间增益补偿电路（TGC）和双比较器整形电路来分别处理远、近距离的测量。此外，通过软件算法对回波信号进行峰值时间检测，简化了硬件电路的设计。 实验研究表明，该系统能够实现1毫米级别的高精度测距，并且盲区低至2.5厘米。
     
  • 基于STM32微控制器的高精度超声波测距系统的开发设计
    优质
    本项目专注于开发一种以STM32微控制器为核心，用于实现高精度超声波测距的技术方案。系统通过优化算法和硬件配置，显著提升了距离测量的精确度与可靠性，在多种应用场景中展现出优越性能。 超声波测距是一种广泛应用的非接触式测量方法。本段落提出了一种基于STM32单片机的高精度超声波测距方案。相较于传统单片机，STM32通过PLL倍频可将主频及定时器频率提升至72MHz，为实现精确测量提供了保障条件。 该方案中，利用STM32定时器的PWM功能驱动超声波发射，并使用输入捕获功能接收回波信号，在启动测距时同时开启PWM与输入捕获以消除发射和计时间的偏差。此外，设计了时间增益补偿电路（TGC），在等待回波的过程中随着距离增加逐渐增大放大器的增益值，通过实验确定不同距离下的电位器增量，并将这些参数固化于单片机FLASH中，在测距过程中动态调整以实现精确的时间补偿。 为了同时减小盲区并保持测量范围不受影响，设计了双比较器整形电路分别处理近、远距离回波信号。近距离的比较器有效屏蔽超声波衍射信号，从而减少了测量盲区。 本段落创新性地采用软件算法而非硬件电路进行峰值时间检测，简化了系统复杂度，并提升了系统的稳定性与精度。实验表明该方案在1mm内可以实现高精度测距、3cm内的低盲区及500cm的量程范围。此技术适用于停车时倒车雷达应用、液位检测（如油箱）以及自动门感应等场景，未来可通过集成多个传感器构建更复杂的定位避障系统。
     
  • ultrasonic-phased-array.zip_超声相控阵Matlab_超声指向性_超声相控线阵
    优质
    本资源包包含使用MATLAB编写的超声相控阵相关代码，涵盖超声波指向性分析及线阵列设计等内容。适合研究与学习超声成像技术的科研人员和学生使用。 对于线阵超声相控阵探头的指向性分析程序，通过该程序可以了解超声相控阵探头的相关特性。
     
  • 基于CPLD/FPGA的出租车计费器系统在EDA/PLD中的设计与实现
    优质
    本研究探讨了利用CPLD/FPGA技术设计和实施出租车计费系统的创新方法，优化了电子设计自动化(EDA)过程，并针对可编程逻辑器件(PLD)的应用提出解决方案。 随着EDA技术的发展及大规模可编程逻辑器件CPLD/FPGA的出现，电子系统的设计技术和工具发生了巨大的变化。通过EDA技术对CPLD/FPGA进行编程开发的产品不仅成本低、周期短、可靠性高，而且可以随时在系统中修改其逻辑功能。本段落介绍了一种以Altera公司可编程逻辑器件EP1K30TC144-3为控制核心，并附加一定外围电路组成的出租车计费器系统。 基于CPLD的出租车计费器由多个部分组成。信号输入模块接收车轮传感器传送的脉冲信号，对其进行计数（每转一圈发送一个脉冲），同时模拟出租汽车启动、停止、暂停和加速按钮的功能。数据转换模块负责将接收到的数据进行必要的格式化或转换处理。 该系统设计旨在利用CPLD/FPGA的优势来提高出租车计费器的工作效率与灵活性，并确保其可靠性和成本效益。
     
  • 基于CPLD的超声波测厚系统的开发设计
    优质
    本项目致力于开发一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的超声波测厚系统，旨在实现高精度、实时性强的材料厚度测量。通过优化硬件电路和算法设计，提高检测效率与准确性，适用于工业无损检测领域。 【超声波测厚系统设计】 在工业生产领域，尤其是无损检测方面，超声波测厚技术因其能够精确测量工件厚度且不造成任何损伤而显得尤为重要。本段落介绍了基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）的超声波测厚系统的构建及其工作原理。 **超声波测厚的基本原理** 该技术的核心在于利用了超声波在不同材料中的传播特性，其中脉冲反射法是最常用的测量方式之一。通过发射一个短促的超声波信号，并记录其从探头发出、穿过被检测物体、再由底部返回到探头的时间，可以计算出待测物厚度。具体公式为：d = vt / 2（d代表材料厚度；v表示在特定介质中的传播速度；t是指往返时间）。 **CPLD的应用** 在这个系统中，CPLD主要负责控制测量过程和处理数据。整个系统包括触发信号生成、发射与接收放大器、检波电路、采样峰值保持单元、模数转换器（ADC）、液晶显示界面以及由CPLD执行的计算任务等组成部分。当启动测厚程序时，CPU会发出同步指令来激活发射装置，超声波从探头发出并通过材料传播，在遇到另一端后反射回来并被接收。随后信号经过处理转化为数字格式，并通过CPLD进行进一步分析和显示。 **温度补偿** 为了保证测量结果的准确性，系统还集成了温度补偿机制以修正由于环境温差可能引起的超声波速度变化问题，从而确保在不同条件下都能提供准确的数据输出。 **软件设计** 该系统的软件框架涵盖了初始化、校准以及具体的测厚程序。初始化阶段涉及设置堆栈指针、显示单元和缓冲区地址等参数；根据用户选择的操作模式进入相应的子程序流程中。此外，在高精度要求下，采用了12位ADC，并借助CPLD完成信号采集与处理任务。 **总结** 基于CPLD设计的超声波测厚系统成功地实现了简化硬件结构、提高工作稳定性以及减少测量误差的目标。通过整合软硬件资源，该方案能够高效且可靠地执行厚度检测作业，在钢板等关键工程材料的质量监控中发挥着不可或缺的作用，并有助于提升工业制造过程中的生产效率和产品质量管控水平。