基于FPGA的管道漏磁检测控制系统的研究与设计

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为了提高现有输油管道漏磁检测系统的检测精度以及扩展系统的适用范围使其适用于天然气输送管道的检测,需要通过减小采样时间间隔和空间间隔的方法以获得更加完备的漏磁场信息,由此产生的海量数据会超出现有系统的处理能力,因此现有系统必须加以改进。 FPGA(Field-Programmable Gate Array现场可编程门阵列)是近年来广泛应用的超大规模、超高速的可编程逻辑器件,由于其具有高集成度(单片集成的系统门数达上千万门)、高速(200MHz以上)、在系统可编程等优点,为数字系统的设计带来了突破性变革,大大推动了数字系统设计的单片化、自动化,缩短了单片数字系统的设计周期、提高了设计的灵活性和可靠性。在超高速信号处理和实时测控方面有非常广泛的应用。 我们以FPGA作为新型管道漏磁检测器的系统控制核心,对基于FPGA的管道漏磁检测控制系统进行了研究与设计。设计共分为三个单元:多通道采样控制单元、数据处理单元和数据存储控制单元,实现了多通道采样控制、数据压缩、数据的硬盘存储控制等功能。实验证明,基于FPGA的多通道控制单元可以对多个通道进行高速数据采集;数据处理单元正确地实现了提升小波变换和霍夫曼编码;数据存储控制单元可实现2.4MB/s的数据硬盘存储速度。各部分功能完全可以满足设计要求。所有设计均用VHDL编制。 本文在绪论部分介绍了课题的来源和意义以及国内外在管道漏磁检测方向上的研究情况。第二章介绍了FPGA的结构和设计流程。第三章介绍了多通道采样控制器的设计。第四章介绍了提升小波变换和霍夫曼编码以及它们的FPGA实现。第五章介绍了IDE接口及数据的硬盘直接存储的FPGA实现。总结部分对整个论文工作进行了总结。
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