[实用新型]一种基于EP1C3T144的超声检测装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及超声无损检测技术，更具体涉及一种基于EP1C3T144的超声检测装置，广泛适用于多种超声信号采集系统。

背景技术：

计算机技术和高速模数转换器件的快速发展，使超声波信号的数字化采集和分析成为可能。目前国内也相继出现了许多数字化超声波检测设备，并已成为超声波检测的发展方向。但是，由于受到高速A/D和高速存储技术的限制，这些设备也仅停留在较低频率的超声波检测的信号处理上。因此，如何对高速A/D技术、大容量缓冲技术进行研究，并应用到超声波检测工程上去，是一项具有现实意义的课题。

传统的超声检测装置多由CPU或单片机进行系统控制，CPU不仅要控制超声探头进行超声信号的发射与接收，同时还得连接其他外设，如打印机、磁盘存储器以及键盘等，负担较重。另外单片机虽然控制简单、价格低廉，但是其排队式串行指令执行方式使得工作速度和效率大打折扣，在高速实时仿真、高速数据采集等方面显得力不从心。

发明内容：

本实用新型的目的是针对现有装置中所存在的上述问题，提出了一种基于FPGA芯片EP1C3T144的超声检测装置，结构简单，所需外围芯片较少，另外系统控制由FPGA完成，减轻了CPU的负担，大大提高了数据采集与传输的速度。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术措施：

超声检测装置它由超声探头1、高速A/D器件3、FPGA芯片4、高速缓存5、PCI接口芯片6构成，由于超声信号十分微弱，在超声探头1后设置一高频放大器2，其高频放大器2分别与超声探头1和高速A/D器件(AD9054)3相连，用于将超声信号放大到系统要求的转换电平范围内；高速A/D器件(AD9054)3分别与高频放大器2、FPGA芯片(EP1C3T144)4和高速缓存(SN74V293)5相连，用于将模拟信号进行高速数字化转换；高速缓存(SN74V293)5分别与高速A/D器件(AD9054)3、FPGA芯片(EP1C3T144)4和PCI接口芯片(PCI9054)6相连，用于缓存转化后的大量数据，完成PCI总线与A/D的速度匹配问题；PCI接口芯片(PCI9054)6分别与高速缓存(SN74V293)5和PCI总线7相连，用于将高速缓存(SN74V293)5中的数据通过PCI总线7快速送入PC机；FPGA芯片(EP1C3T144)4分别与高速A/D器件(AD9054)3和高速缓存(SN74V293)5相连，用于协调各个部分相互工作，逻辑实现数据采集和传输的控制过程。

本实用新型具有以下优点和效果：

1、本系统采用高速A/D器件(AD9054)，最高转换速率为200MHz，可工作于单/双口输出两种模式。在单通道模式下，最高采样频率达100MHz。输入模拟带宽为350MHz。对比目前现有系统中的A/D采集卡，它的转换速率更快，适用性更强，完全能满足超声检测的实际应用要求。

2、本系统采用高速缓存(SN74V293)，该芯片容量为65536×18或131072×9，最快读写周期可达6ns，由于其先进先出的特性，数据的读写都无需提供地址信号，简化了电路的设计，提高了数据的吞吐率。

3、本系统采用FPGA芯片(EP1C3T144)来完成个模块之间的逻辑控制，FPGA兼有时钟频率高，内部时延小；全部控制逻辑由硬件完成，速度快，效率高；组成形式灵活，可以集成外围控制、译码和接口电路等一系列的特点，因此在高速数据采集方面，FPGA有单片机和DSP无法比拟的优势。

附图说明：

图1是本实用新型超声检测装置结构示意图。

图2是本实用新型超声检测装置控制示意图。

其中：1—超声探头(发射与接收)；2—高频放大器；3—高速A/D器件(AD9054)；4—FPGA芯片(EP1C3T144)；5—高速缓存(SN74V293)；6—PCI接口芯片(PCI9054)；7—PCI总线；C1、C2、C3—0.1μF电容；L—1kΩ电阻

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

根据图1可知，该系统由超声探头1、高频放大器2、高速A/D器件(AD9054)3、FPGA芯片(EP1C3T144)4、高速缓存(SN74V293)5、PCI接口芯片(PCI9054)6、PCI总线7构成，其特点在于：

超声探头1与高频放大器2相连，其作用是产生超声信号并进行回波接收。