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超声相控阵技术可以灵活地控制超声声束的时空特性，具有可视化成像检测，提高超声检测的信噪比、灵敏度和分辨力等多项优点，成为近年来国际无损检测领域的研究热点。本文旨在相控阵超声成像算法研究的基础上，设计一种32通道相控阵超声成像系统，并进行相关算法的实现和验证。主要工作如下：1．深入研究了超声相控阵技术的原理和各种成像算法，分析了延时控制精度对系统分辨力的影响；研究了一种基于正交包络检波技术的声束形成算法，分析和验证表明，该算法具有比传统算法更高的空间分辨力和抗噪声性能，且对系统采样率和存储量的要求更低。2．提出了一种虚拟阵列超声成像方法。该方法采用单阵元分时发射，避开了高精度延时控制的要求，大大降低了发射系统实现的难度。针对接收过程的复杂性给出了一种简化的接收模型，可降低接收系统实现的复杂度。经验证，该方法具有比相控阵扇形扫查成像方法更高的空间分辨力。3．提出了一种32通道相控阵超声成像系统硬件设计方案，采用模块化设计方法，完成了超声发射系统、高压产生/隔离系统、32通道接收系统、FPGA系统、嵌入式处理器系统的详细设计。采用ADI公司的8通道模拟前端芯片AD9273提高了接收系统的集成度；采用Xilinx公司的Spartan6系列FPGA提高了实时处理能力；采用ARM11微处理器提高了后处理能力和显示系统的分辨率。4．完成了各子系统的原理图与印制电路板(Printed Circuit Board, PCB)设计、硬件电路焊接和调试，目前各部分电路均能正常工作；完成了32通道接收系统与FPGA子系统之间的接口调试，实现了每个通道600Mbps串行低压差分信号(Low-Voltage Diffferential Signaling, LVDS)的接收；完成了FPGA子系统和ARM11微处理器之间中断和直接内存存取(Direct MemoryAccess, DMA)通信的调试；完成了虚拟阵列超声成像算法的硬件描述语言程序设计，并在FPGA中得到了验证。