基于FPGA的電磁測量系統(tǒng)及其應用研究.pdf

1、電磁無損檢測技術是基于電磁感應原理揭示導電材料表面和近表面缺陷的無損檢測方法。該技術具有不需要耦合劑，非接觸測量，易于實現(xiàn)自動化測量，工藝簡單，操作容易和檢測速度快等優(yōu)點，在導電材料的無損探傷中有著廣闊的應用前景。
　　 本文在研究了電磁無損檢測系統(tǒng)的原理和應用的基礎上，設計了一套基于FPGA的數(shù)據(jù)采集電路，并且引入了巨磁電阻(Giant MagnetoResistance，GMR)傳感器作為磁場測量元件，主要工作如下：

2、　　 1.傳統(tǒng)的電磁無損檢測系統(tǒng)使用線圈傳感器作為磁場檢測傳感器，但是線圈傳感器測量的是磁場的變化率，在低頻激勵時其靈敏度較低。因此本文探索了使用GMR傳感器來測量磁場。GMR傳感器直接測量磁場，因此具有良好的頻率響應特性。同時，GMR傳感器采用芯片封裝，能夠極大的降低尺寸，有利于傳感器陣列的設計，簡化了信號處理電路的實現(xiàn)。
　　 2.設計了一套基于Xilinx XC3S400 FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以同時生成正弦電

3、壓、混頻電壓及脈沖電壓，從而能滿足電磁無損檢測系統(tǒng)不同激勵模式的需要。設計了兩路信號采集通道，同時對感應電壓和激勵電流進行采樣。為了實現(xiàn)和上位機的實時通信，使用CY7C68013A芯片設計了USB通信電路。經測試，該系統(tǒng)各模塊工作正常。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也可以作為一個通用的信號源和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用。
　　 3.使用Verilog HDL語言編寫了FPGA的各個模塊，使用PicoBlaze軟核作為FPGA內部的控制器。Verilog