骆 英，徐 佳，李伯全，王自平

(江苏大学，机械工业结构损伤检测评估技术重点实验室，江苏 镇江 212013)

0 引言

随着现代工业的高速发展，社会对各类机械结构的安全性和可靠性的要求越来越高，利用无损检测技术可以实现对机械结构损伤的早期识别，从而预防结构损伤的扩大，保障机械结构的安全运行[1-2]。超声相控阵无损检测技术可以高速、全方位和多角度地对机械结构及零部件进行损伤检测，有效解决了结构损伤检测中信号可达性差和空间限制等问题[2-3]。

目前的超声相控阵驱动电路的实现方法是通过在换能器两端产生高压脉冲，从而产生超声波信号[4-5]，这种驱动方式简单可靠，但难以调控发射信号幅值等参数，缺陷处回波的有效信号不够突出，使得相控阵检测的分辨率较低。文中设计了一种基于FPGA技术的新型超声相控阵驱动电路，作为超声相控阵系统的基本模块，可实现任意波形信号的激励以及驱动信号的强度可控。

1 驱动电路结构设计

驱动电路的作用是产生具有一定功率、频率特性以及可控电压幅值的电信号去激励超声换能器产生超声波。如图1所示，驱动电路由波形信号生成模块(由FPGA控制器和D/A模块组成)、程控放大模块以及高频功放驱动模块组成。

图1 驱动电路结构示意图

1.1 信号生成模块设计

信号生成模块采用基于现场可编程门阵列FPGA的数字化波形激励方式，产生系统所需的特殊的激励信号波形。信号生成模块主要由FPGA和D/A转换器组成，结构如图2所示。……