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超声相控阵检测是一种广泛应用于医学图像和工业无损检测中先进的超声检测方法。本文在现有的32通道便携式探伤仪基础上,设计与实现了64通道新型台式工业探伤超声数字系统。主要工作如下:1.超声相控阵技术原理的研究。研究了超声波声场理论、超声波检测原理和超声成像检测技术理论,着重分析了超声发射接收原理、基本扫查方式、成像关键性指标,为后续数字系统的设计夯实理论基础。2.超声相控阵数字系统的方案设计。基于相关超声理论分析了64通道新型台式工业探伤超声数字系统的需求,设计了主从式数字系统架构并完成了系统协议制定和功能模块划分。根据系统架构设计了系统硬件平台,其中包括电源方案设计和高速数字电路仿真。最后对FPGA设计中复位设计、时钟设计、跨时钟域数据处理等三个方面进行深入的探讨,有利于提高后续数字系统FPGA设计的稳定性。3.超声相控阵数字系统的FPGA设计与实现。根据64通道超声数字系统设计的方案,首先基于FPGA内部PLL产生的四路相位偏移时钟实现了低复杂度2.5ns的延时精度。然后通过双端口RAM缓存超声回波信号并进行相应地址的读写控制,实现了信号的延时处理,将处理后的数据求和取平均即可实现声束合成。利用Matlab仿真比较了IIR滤波器、中值滤波器、均值滤波器的去基线效果,确定采用均值滤波实现了去基线算法。最后使用CORDIC算法、IIR滤波器等在FPGA中实现了数字正交检波算法并较好的提取了信号的包络。4.超声相控阵数字系统的测试与分析。测试与分析了64通道新型台式工业探伤超声数字系统各子模块,首先通过Modelsim实现FPGA的RTL级功能仿真,同时利用Signaltap捕获模块实时工作信号进行分析,最后通过示波器测量关键电路测试点信号以及上位机接收的图像得出系统达到了设计要求,并能稳定的工作。以上关键技术的研究与台式数字系统的设计与实现,显著的提高了相控阵超声成像系统的性能,为后续扩展成128通道、256通道台式工业检测系统的设计夯实基础。