CN114113304A - 一种基于fpga的交流电磁场缺陷智能检测仪器 - Google Patents

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CN114113304A
CN114113304A CN202111522347.9A CN202111522347A CN114113304A CN 114113304 A CN114113304 A CN 114113304A CN 202111522347 A CN202111522347 A CN 202111522347A CN 114113304 A CN114113304 A CN 114113304A
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fpga
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electromagnetic field
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王智锋
魏学成
鲁金峰
陈健
冉海
杨阳
江正清
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Shandong Shenggong Testing Technology Co ltd
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Shandong Shenggong Testing Technology Co ltd
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    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
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Abstract

本发明公开了一种基于FPGA的交流电磁场缺陷智能检测仪器，涉及无损检测缺陷评估技术领域，包括：以FPGA板卡为核心，进行交流电磁场缺陷识别仪器的总体设计，设计激励信号发生模块，通过信号生成和信号放大获得所需信号，设计信号采集模块进行数据采集，设计均方根处理模块将采集到的信号由交流转为直流，设计数据缓存模块进行数据读写处理，设计显示模块将信号处理结果通过液晶显示屏显示。

Description

一种基于FPGA的交流电磁场缺陷智能检测仪器
技术领域
本发明涉及无损检测信号处理领域，尤其涉及一种基于FPGA的交流电磁场检测缺陷智能检测仪器。
背景技术
随着交流电磁场检测系统的应用场合越来越多，恶劣的工作环境和复杂的功能对系统的稳定性、体积和功能扩展性提出了巨大的挑战，而传统的交流电磁场检测系统由于需要信号发生，信号采集，信号传输等硬件模块，制约了系统向小型化方向发展，同时还需要上位机配合，影响了系统的稳定性和功能扩展能力。自FPGA问世以来，其并行处理速度快，稳定性高，可编程控制等特点非常适合作为交流电磁场检测系统的核心开发板。相较于STM32，现场可编辑逻辑门阵列芯片FPGA作为硬件系统的控制核心具有灵活性高，集成性好，性能强，可靠性高的技术优点，同时FPGA的并行数据处理架构能加快数据处理速度，而且支持多种扩展接口可以减小检测系统的体积，保证系统的稳定性和功能扩展性。
发明内容
本发明设计了一款基于FPGA的交流电磁场缺陷智能检测仪器，以FPGA板卡为核心，进行交流电磁场缺陷识别仪器的总体设计，实现激励信号生成、探头信号采集、处理与显示。
基于FPGA的交流电磁场缺陷智能检测仪器，主要包括激励信号发生模块、探头信号采集模块、均方根处理模块、数据缓存模块和显示驱动模块。
所述激励信号发生模块选用AN9767模块。FPGA存储1kHz正弦信号数据，通过按键控制FPGA程序中地址累加部分，来产生频率为1kHz的激励信号。所述激励信号发生模块中加入电压放大电路，将所述AN9767输出的-5～5V信号放大为-10～10V。
所述信号采集模块选用AD7606模块，拥有8个采集通道，模数转换精度是16位，采样速率能达到200kSPS。
所述均方根处理模块将AD7606采集到的信号由交流转为直流。
所述数据缓存模块硬件采用DDR3 SDRAM芯片。FPGA控制程序包括MIG IP核、异步FIFO模块和DDR3驱动模块。MIG IP核负责对DDR3相应的管脚进行配置，DDR3驱动模块完成对MIG IP核控制，方便读写，异步FIFO模块完成跨时钟域的数据读写处理。
所述显示模块硬件为TFT LCD液晶屏，通过40针管脚与FPGA相连接，从FPGA上取得供电，程序中的输出信号与所述TFT LCD液晶屏的对应管脚建立通信。所述TFT LCD液晶屏的显示像素是800(水平)×480(垂直)，屏幕采用单电源5V供电，功耗为1.8W。
本发明提供的基于FPGA的交流电磁场缺陷智能检测仪器，利用激励信号发生模块、探头信号采集模块、均方根处理模块、数据缓存模块和显示驱动模块的协同工作，实现从激励信号生成到探头信号采集、处理与显示等一系列操作，实现了缺陷的智能检测。
附图说明
图1为本发明实施例提供的系统框图；
图2为本发明实施例提供的信号发生模块实物图；
图3为本发明实施例提供的信号采集模块实物图；
图4为本发明实施例提供的均方根计算核心配置图；
图5为本发明实施例提供的数据缓存模块结构图；
图6为本发明实施例提供的液晶显示屏实物图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下获取的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供的一种基于FPGA的交流电磁场检测缺陷智能检测仪器，主要包括激励信号发生模块、探头信号采集模块、均方根处理模块、数据缓存模块和显示驱动模块，其工作原理如图1所示；
所述激励信号发生模块选用如图2所示的AN9767模块。通过FPGA内存储的1kHz正弦信号数据产生频率为1kHz的激励信号，通过所述AN9767输出。所述激励信号发生模块中加入电压放大电路，将所述AN9767输出的-5～5V信号放大为-10～10V。激励信号实现后，需对探头传输的信号进行采集，所述信号采集模块选用AD7606模块，实物图如图3，所述AD7606模块拥有8个采集通道，模数转换精度是16位，采样速率能达到200kSPS。采集完毕后需对信号做进一步处理，所述均方根处理模块将所述AD7606模块采集到的信号由交流转为直流。数据的算术平方根计算，直接使用程序编写比较复杂，因此使用CORDIC IP核实现算数平方根的功能，如图4所示。所述数据缓存模块硬件采用DDR3 SDRAM芯片，储存处理完毕的数据。FPGA控制程序包括MIG IP核、异步FIFO模块和DDR3驱动模块。MIG IP核负责对DDR3相应的管脚进行配置，DDR3驱动模块完成对MIG IP核控制，方便读写，异步FIFO模块完成跨时钟域的数据读写处理。所述数据缓存模块组成如图5所示。最终通过如图6所示TFT LCD液晶屏将结果可视化显示。

Claims (2)

1.一种基于FPGA的交流电磁场缺陷智能检测仪器，其特征在于：
检测仪器主要包括激励信号发生模块、探头信号采集模块、均方根处理模块、数据缓存模块和显示驱动模块。所述激励信号发生模块选用AN9767模块。FPGA存储1kHz正弦信号数据，通过按键控制FPGA程序中地址累加部分，来产生频率为1kHz的激励信号。所述激励信号发生模块中加入电压放大电路，将所述AN9767输出的-5～5V信号放大为-10～10V。所述信号采集模块选用AD7606模块，拥有8个采集通道，模数转换精度是16位，采样速率能达到200kSPS。所述均方根处理模块将AD7606采集到的信号由交流转为直流。所述数据缓存模块硬件采用DDR3 SDRAM芯片。FPGA控制程序包括MIG IP核、异步FIFO模块和DDR3驱动模块。MIG IP核负责对DDR3相应的管脚进行配置，DDR3驱动模块完成对MIG IP核控制，方便读写，异步FIFO模块完成跨时钟域的数据读写处理。所述显示模块硬件为TFT LCD液晶屏，通过40针管脚与FPGA相连接，从FPGA上取得供电，程序中的输出信号与所述TFT LCD液晶屏的对应管脚建立通信。所述TFT LCD液晶屏的显示像素是800(水平)×480(垂直)，屏幕采用单电源5V供电，功耗为1.8W。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的交流电磁场缺陷智能检测仪器，实现从激励信号生成到探头信号采集、处理与显示等一系列操作，实现了缺陷的智能检测。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116167310A (zh) * 2023-04-25 2023-05-26 上海芯联芯智能科技有限公司 一种验证多核心处理器缓存一致性的方法及装置

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