26210

طراحي و ساخت سيستم چند فركانسيECT بهبوديافته براي آشكارسازي خرابي‌هاي سطحي در اجسام رسانا

كارشناسي ارشد

مهندسي برق گرايش سيستم‌هاي الكترونيك ديجيتال

1400/10/20

علي صدر

مهندسي برق

در اين پايان‌نامه سامانه‌اي براي انجام آزمون جريان‌گردابي طراحي و پياده‌سازي شده است. معماري اين سامانه به صورت بخش‌بخش بوده و بخش ديجيتال و بخش آنالوگ براي انعطاف‌پذيري بيشتر جداگانه پياده‌سازي شده‌اند. هدف از اين طرح ساخت سامانه‌اي با قدرت پردازشي لازم براي محاسبات آزمون جريان‌گردابي، انعطاف‌پذيري براي انجام آزمايش‌هاي آتي و بي‌نيازي اين سامانه از سامانه‌ي پردازشي ثانويه است. در اين سامانه سيگنال آنالوگ تحريك از طريق يك مبدل داده‌ي ديجيتال به آنالوگ توليد مي‌شود كه بدين وسيله هر شكل سيگنال دلخواهي قابل توليد خواهد بود و براي تغيير سيگنال تحريك نيازي به تغيير در سخت‌افزار نيست. از طرفي با اينكار قابليت انجام انواع آزمون‌ها از جمله جاروب بسامدي، روش تحريك پالس و تحريك چند بسامدي نيز به سامانه داده مي‌شود. سيگنال بازگشتي به صورت مستقيم توسط مبدل آنالوگ به ديجيتال خوانده مي‌شود كه اين ساختار قابليت پردازش‌هاي ديجيتال روي سيگنال را افزايش داده است. استفاده از سامانه بر تراشه‌ي ZynQ با توجه به وجود FPGA و دو هسته‌ي پردازشي، قابليت اجراي سيستم عامل نهفته را به سامانه‌ي آزمون مي‌دهد و نتايج بدون نياز به واحد ثانويه مستقيما روي نمايشگر سامانه به نمايش درآيد. وجود FPGA در اين سامانه انعطاف‌پذيري بيشتري براي پردازش‌هاي موازي لازم براي انجام آزمون را به سامانه مي‌دهد. در اين طرح، سامانه‌ طراحي و پياده‌سازي شد و نتايج صحت عملكرد آن مورد بررسي قرار گرفته و توانايي‌هاي آن با كارهاي مشابه مقايسه گرديد. توان مصرفي كل سامانه در حالت آماده‌به‌كار 5.2 وات و پهناي باند ورودي آنالوگ آن 50.2 مگاهرتز، دقت ديجيتال موثر 11.7 بيت و نسبت سيگنال به نويز 75.783 دسي‌بل است. پهناي باند خروجي سامانه 31.1 مگاهرتز با نسبت سيگنال به نويز 76.2 دسي‌بل و حداكثر توان خروجي 5 وات با حداكثر دامنه‌ي ولتاژ 20 ولت قله‌به‌قله براي هر كانال است. مسيرهاي آنالوگ ورودي و خروجي داراي تقويت‌كننده‌ي قابل برنامه‌ريزي ديجيتال 6 بيتي با گام تقويت 0.5 دسي‌بل هستند. سامانه 1 گيگابايت حافظه‌ي موقت از نوع LPDDR3 با گذردهي داده‌ي 34.112 گيگابيت بر ثانيه دارد. عرض الگوي‌چشم ارتباط تراشه پردازشي با حافظه‌ي موقت 75.0% و انحراف از مركز 2.1% در بسامد 1066 مگاهرتز است. بخش ديجيتال سامانه روي برد مدارچاپي با 8 لايه‌ي رسانا با و بخش آنالوگ روي برد مدارچاپي با 4 لايه‌ي رسانا پياده‌سازي شده است.

1400/12/17

Design and Implementation of Multi-Frequency ECT System Optimized for Surface Defect Detection

1/10/2023 12:00:00 AM

In this dissertation, a system has been designed and implemented to perform eddy current test. The architecture of this system is modular and the digital part and the analog part are implemented separately for more flexibility. The purpose of this project is to build a system with the necessary processing power for eddy current test calculations, flexibility to perform future tests and the need for this system from the secondary processing system. In this system, the analog excitation signal is generated through a digital to analog data converter, so that any desired signal form can be generated, and there is no need to change the hardware to change the excitation signal. On the other hand, by doing this, the system will be able to perform various tests such as frequency sweeping, pulse excitation method and multi-frequency excitation. The return signal is read directly by the analog-to-digital converter, which has enhanced the digital processing capability of the signal. Using the system on a ZynQ chip Due to the presence of FPGA and two processing cores, the test system can run the embedded operating system and the results can be displayed directly on the system screen without the need for a secondary unit. The presence of FPGA in this system gives the system more flexibility for parallel processing required to perform the test. In this project, the system was designed and implemented and the results of its performance accuracy were examined and its capabilities were compared with similar tasks. The power consumption of the whole system in standby mode is 5.2 watts and its analog input bandwidth is 50.2 MHz, effective digital accuracy is 11.7 bits and signal-to-noise ratio is 75.783 dB. The output bandwidth of the system is 31.1 MHz with a signal-to-noise ratio of 76.2 dB and a maximum output power of 5 watts with a maximum voltage range of 20 V peak-to-peak for each channel. Analog input and output paths have a 6-bit programmable digital amplifier with a gain of 0.5 dB. The system has 1 GB of LPDDR3 cache with 34.112 Gbps data throughput. The pattern width of the processor chip is 75.0% and the center deviation is 2.1% at 1066 MHz, the digital part of the system is implemented on a printed circuit board with 8 conductive layers and the analog part is implemented on a printed circuit board with 4 conductive layers.

آزمون غيرمخرب , آزمون جريان‌گردابي , سيستم‌هاي نهفته , سيستم‌بر تراشه

Non-destructive Testing (NDT) , Eddy Current Testing (ECT) , Embedded Systems , System On-Chip , ZynQ

Hamed Zaheri

Ali Sadr