基于SoPC的超聲導波激勵信號發(fā)生器設計

4 軟件設計
軟件部分在SDK中通過(guò)C語(yǔ)言編寫(xiě)完成,主要包括初始化、GPIO口鍵盤(pán)值讀取、LCD顯示、DDS頻率字輸入和調節等。由于導波頻率在50 kHz～500 kHz，跨度較大。為方便實(shí)際檢測，設計了頻率粗調和微調功能。系統鍵盤(pán)包括設置鍵(Set)、粗調鍵(Adjust)、微調鍵(Fine)、確認鍵(OK)以及復位鍵(Reset)。上電后，頻率控制字K為初始值16，系統產(chǎn)生50 kHz默認頻率激勵信號。每按一次粗調鍵(Adjust),K值增加，分別對應70 kHz、120 kHz、170 kHz等基數頻率。用微調鍵(Fine)以3 kHz為步進(jìn)值進(jìn)行細調。通過(guò)寫(xiě)寄存器語(yǔ)句DDS_IP_mWriteReg將K值賦給DDS模塊，產(chǎn)生相應頻率激勵信號。程序流程如圖8所示。

5 實(shí)驗結果分析
系統上電后，在鍵盤(pán)上選擇激勵頻率值為70 kHz，使用NI PCI-5102數字化儀的虛擬示波器對輸出信號進(jìn)行采集和分析。捕捉到的激勵信號如圖9所示。由面板參數可知，波形最高幅值1.5 V,包含10個(gè)周期單音頻信號的窄帶脈沖寬度約為0.142 ms。改變鍵盤(pán)輸入，對輸出信號進(jìn)行FFT頻譜分析，如表1所示。實(shí)驗結果表明，此設計產(chǎn)生的激勵信號精度高，波形純凈，性能良好，頻率連續可調，較好地滿(mǎn)足了設計要求。

利用SoPC技術(shù)，給出了一種新的超聲導波激勵信號發(fā)生器的設計方法。重點(diǎn)論述了導波專(zhuān)用DDS模塊的實(shí)現過(guò)程。把系統的主要功能集成在單片FPGA內，減少了外圍電路，體積小，功耗低，抗干擾能力強，易于擴展和升級，有效降低了設計成本。產(chǎn)生的激勵信號精度高，穩定性好，頻率連續可調。本設計可方便地應用到管道超聲導波缺陷檢測中，并為開(kāi)發(fā)小型化、集成化的導波檢測系統提供了可能。
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