超声波换能器性能检测系统的设计与实现

摘要

超声波防垢技术具有在线连续工作、自动化程度高、工作性能可靠、无环境污染、运行费用低等优点，是工业管道防除垢技术的发展方向。超声波换能器作为一种能量转换器件，是超声防除垢设备的主要部件，其性能直接影响着防除垢的有效性和可靠性，因此对于超声波换能器性能检测系统的研究具有重要的现实意义。 目前工作在大功率下的超声波换能器的性能评价缺乏标准，一直以来是凭经验、靠手感来评价其性能，本课题对应用于工业管道防除垢的超声波换能器进行性能检测研究，提出了最大振幅，平均振幅和基波频率这3项性能检测指标，旨在评价超声波换能器能量发射的有效性和稳定性，提供较为科学和合理的品质分类依据。 超声波换能器性能检测系统的设计，采用高精度压电加速度传感器进行信号采集，加速度信号经信号调理后用高速A/D转换器AD9201进行模数转换，采用Xilinx公司的FPGA芯片XC2S50为主控制器，用Veilog硬件描述语言实现对数据采集、数据缓存和数据预处理的控制，利用高速通用串行总线(USB)所具有的传输速度快、支持热插拔、易于扩展和占用资源少等优点，将其与数据采集技术相结合，设计了以USB2.0专用接口芯片CY7C68013为核心的数据传输方式，以SlaveFIFO的接口模式来实现FPGA与PC机之间的高速数据传输，并结合驱动程序完在LabVIEW开发环境下完成主机应用程序设计。 最后将系统的硬件和软件设计相结合，进行了对系统的调试和与性能测试。经过大量实验，验证系统检测平台稳定运行，性能检测结果实现了超声波换能器的性能评价，在品质合格检验中具有良好的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题背景

1.2课题研究现状

1.3本文主要内容

2超声波换能器性能评价方法

2.1超声波换能器简介

2.2超声波换能器性能评价

3系统总体设计

3.1系统设计流程

3.2检测系统设计方案

4性能检测系统设计

4.1系统整体结构

4.2 FPGA控制模块

4.3 A/D转换模块

4.4 USB数据传输模块

4.5数据缓存模块

4.6应用程序设计

5系统调试及后期工作

5.1调试方法

5.2系统功能验证

5.3后期工作

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢