項目背景

1．項目名稱：基于FPGA的超聲波瓶體厚度檢測及其材料分類的研究

2. 項目開發(fā)的意義：

目前采用的非接觸液體檢測設備，經常出現(xiàn)虛警的情況，極易引起乘客與安檢人員的爭執(zhí)，影響機場及公共場所的安全秩序。特別是漏報概率不可忽視，造成很大的安全隱患。因此現(xiàn)在液體非接觸安檢設備難以滿足實用化的要求。

造成液體非接觸安檢設備無法實用化的原因是多樣的。這其中裝有液體的容器（多為瓶狀容器）對于液體非接觸檢測的影響是巨大的，不容忽視的。實驗表明，一個瓶體的材質與厚度對于液體非接觸檢測的虛警概率與漏報概率存在較大影響。因此如何精確對瓶體的材質進行分類與測厚成為了目前較為關注的焦點問題。

超聲波是頻率在20KHz以上的聲波，超聲波的波長比一般聲波短，具有較好的方向性，且能穿透透明和不透明的物質，被廣泛用于金屬探傷、距離測量、厚度測量，并在海洋探查與開發(fā)、無損檢測與評價、醫(yī)學診斷等領域發(fā)揮著不可取代的作用。超聲檢測技術(UT)是五大常規(guī)檢測技術中使用最多的一種。超聲波瓶體材質分類與測厚是超聲檢測的一種。它有成本低、使用方便、速度快、對人體無害以及便于現(xiàn)場使用等特點。也因此它是一種發(fā)展較快的一種無損測厚技術。超聲波瓶體材質分類與測厚是一種非接觸檢測技術，不受光線、被測對象顏色等的影響，較其它儀器更衛(wèi)生，更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環(huán)境，具有少維護、不污染、高可靠、長壽命等特點。

除此之外，超聲波對瓶體的相關檢測，還廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測和食品安全等多個領域當中。

3.發(fā)展綜述：

目前，國內超聲波測厚技術發(fā)展的比較快，20世紀60年代末期，已有國產的電子管式渦流測厚儀應市。隨著新型工業(yè)材料的開發(fā)，微電子技術應用和標準化事業(yè)進程，尤以近十年來，測厚技術得到迅猛發(fā)展，測厚儀在電路設計，新型傳感器應用，測頭的多制式與通用性，量值顯示與數(shù)據(jù)打印，測控功能擴展及智能化諸方面，都不斷取得突破與創(chuàng)新。這些技術的發(fā)展促使著超聲波測厚儀器的不斷成熟，它憑借其小型輕便、操作簡單、對被測物表面光潔度要求不高、測量范圍大等特點用于航海、航天、汽車制造等行業(yè)，帶來了巨大的經濟效益和社會效益，已在世界各主要工業(yè)國家得到重視和應用。

但是，最新的API.5C標準要求對壁厚進行快速，連續(xù)測量，很久以來，眾多國內外研究機構和企業(yè)有關人員一直致力于此研究，但結果并不理想，同時超聲波對于材質的分類技術仍然處于研究階段，其具體實際應用還未見報道。

4.項目開發(fā)內容：

課題項目主要圍繞如何對瓶體材料進行分類和以及如何測量瓶體厚度開展研究工作。超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭是該項目的主要傳感器，完成對超聲波的發(fā)送以及對回波的檢測工作；之后對相關信號進行A/D轉換，低通去噪處理；將經過去噪后的信號首先應用信號的自相關理論，從而精確提取出收發(fā)信號的延時情況；與此同時，我們還要通過FFT得到回波信號的頻譜情況以及通過幅度提取模塊獲得收發(fā)信號的衰減信息；我們對得到回波頻譜信息，收發(fā)信號延時情況，收發(fā)信號衰減情況進行統(tǒng)一的邏輯綜合分析，得出人工神經網絡的四點輸入信息；利用得到的四點輸入信息，我們采用人工神經網絡算法，并通過離線學習構建出一個能夠對瓶體材料進行分類的方法；最后我們可以完成一種可自動識別瓶體材質的瓶體測厚功能。

5.項目創(chuàng)新點：采用大量高效算法，設計了一種精度高，速度快的測厚系統(tǒng)，同時利用人工神經網絡，訓練出一種可以自動識別瓶體材質（塑料，玻璃，陶瓷）的系統(tǒng)。

6.項目基本要求：