超声相控阵探伤技术是无损检测技术中的一个重要分支,被广泛应用于工业探伤、医学超声检查等领域。论文完成了128通道高集成度超声相控阵硬件系统电路设计和基于FPGA的数字控制模块设计,并对设计的数字控制模块进行了仿真和测试。论文具体工作内容及主要成果如下:研究了超声波探伤技术和超声相控阵的基本原理,推导了超声相控阵在声束偏转和聚焦情况下阵元延时时间的计算公式,研究了超声相控阵孔径大小对探伤效果的影响,介绍了超声相控阵中的两种基本扫查方式即线扫和扇扫。采用全集成方案完成了高集成度128通道超声相控阵系统硬件电路的设计,针对可能出现的信号和电源完整性问题如反射、串扰、电源轨道塌陷等做出PCB设计优化,提出阻抗控制要求并定制了PCB叠层结构,基于HyperLynx仿真软件完成整块PCB板卡的设计。完成整个FPGA数字控制模块设计,包括FPGA整体功能模块划分、跨时钟域信号处理、1.25 ns高精度发射延时算法设计、AFE5832模块控制、声束合成算法设计、数据传输及缓存模块设计等,针对AFE5832模块的控制设计了SPI配置流程、LVDS时钟相位延时校准算法和数据接收模块。完成FPGA数字控制模块各模块的仿真和测试,包括发射延时精度仿真、AFE5832接收模块SPI配置及数据接收仿真、声束合成模块仿真等,最后编写测试上位机软件,在一块旧板卡上完成对数据传输及缓存模块的测试。仿真及测试结果表明,论文所设计的FPGA数字控制模块逻辑正确,数据传输及缓存模块工作稳定可靠。