基于SoPC的超聲導(dǎo)波激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)

4 軟件設(shè)計(jì)
軟件部分在SDK中通過C語言編寫完成,主要包括初始化、GPIO口鍵盤值讀取、LCD顯示、DDS頻率字輸入和調(diào)節(jié)等。由于導(dǎo)波頻率在50 kHz～500 kHz，跨度較大。為方便實(shí)際檢測，設(shè)計(jì)了頻率粗調(diào)和微調(diào)功能。系統(tǒng)鍵盤包括設(shè)置鍵(Set)、粗調(diào)鍵(Adjust)、微調(diào)鍵(Fine)、確認(rèn)鍵(OK)以及復(fù)位鍵(Reset)。上電后，頻率控制字K為初始值16，系統(tǒng)產(chǎn)生50 kHz默認(rèn)頻率激勵(lì)信號(hào)。每按一次粗調(diào)鍵(Adjust),K值增加，分別對應(yīng)70 kHz、120 kHz、170 kHz等基數(shù)頻率。用微調(diào)鍵(Fine)以3 kHz為步進(jìn)值進(jìn)行細(xì)調(diào)。通過寫寄存器語句DDS_IP_mWriteReg將K值賦給DDS模塊，產(chǎn)生相應(yīng)頻率激勵(lì)信號(hào)。程序流程如圖8所示。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
系統(tǒng)上電后，在鍵盤上選擇激勵(lì)頻率值為70 kHz，使用NI PCI-5102數(shù)字化儀的虛擬示波器對輸出信號(hào)進(jìn)行采集和分析。捕捉到的激勵(lì)信號(hào)如圖9所示。由面板參數(shù)可知，波形最高幅值1.5 V,包含10個(gè)周期單音頻信號(hào)的窄帶脈沖寬度約為0.142 ms。改變鍵盤輸入，對輸出信號(hào)進(jìn)行FFT頻譜分析，如表1所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此設(shè)計(jì)產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)精度高，波形純凈，性能良好，頻率連續(xù)可調(diào)，較好地滿足了設(shè)計(jì)要求。

利用SoPC技術(shù)，給出了一種新的超聲導(dǎo)波激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)論述了導(dǎo)波專用DDS模塊的實(shí)現(xiàn)過程。把系統(tǒng)的主要功能集成在單片F(xiàn)PGA內(nèi)，減少了外圍電路，體積小，功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，易于擴(kuò)展和升級(jí)，有效降低了設(shè)計(jì)成本。產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)精度高，穩(wěn)定性好，頻率連續(xù)可調(diào)。本設(shè)計(jì)可方便地應(yīng)用到管道超聲導(dǎo)波缺陷檢測中，并為開發(fā)小型化、集成化的導(dǎo)波檢測系統(tǒng)提供了可能。
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