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基于提升小波变换的行波测距FPGA实现与仿真
行波测距技术是一种常用的无损检测方法，可以用于检测各种材料的缺陷、损伤等情况。在实际应用中，行波测距系统需要具有高精度和高速度的特点，以满足工业检测的需要。本文将介绍基于提升小波变换的行波测距FPGA实现与仿真的相关研究。
一、行波测距技术概述
行波测距技术是一种基于超声波原理的检测方法。它通过把检测传感器放置在被检测物体的表面，向物体内部发射超声波，并接收由物体内部反射回来的超声波信号，从而检测物体内部的缺陷和损伤情况。
行波测距技术的优点是非常明显的，它能够检测出微小的缺陷和损伤，同时检测速度非常快，可以在不破坏被检测物体的情况下进行检测。因此，行波测距技术被广泛应用于工业生产中，如航空、汽车、轨道交通、建筑等领域。
二、小波变换原理
小波变换是一种多尺度分析方法，它是将信号分解成不同的频率和尺度的组成部分。小波变换可以方便地分析信号的局部特征和时频域特性，并且可以解决傅里叶变换中存在的窗口效应等问题。小波变换的核心思想是“分解-重构”原理，即将原始信号分解成一系列小波系数，再根据这些系数进行重构。
在小波变换中，常用的小波函数包括哈尔小波、Daubechies小波、小波拟合函数等。其中，Daubechies小波是一种非常重要的小波函数，它具有较好的性质和优异的性能特点。
三、提升小波变换原理
提升小波变换是一种将一维小波变换扩展到高维信号分析的方法。提升小波变换的本质是一类线性预测滤波器（LPF），可以高效地分解信号的高低频信息，并且可以提高小波变换的计算效率。
在提升小波变换中，常用的线性预测滤波器包括升/降滤波器和积分滤波器。对于升/降滤波器，它由一个升/降采样操作和一个线性滤波操作组成；对于积分滤波器，它包括一个积分和一个滤波操作。通过这些滤波器的组合，可以实现高效的小波变换和重构。
四、基于提升小波变换的行波测距FPGA实现
基于提升小波变换的行波测距FPGA实现主要包括三个部分：数据采集模块、信号处理模块和显示模块。如图一所示：
图一：基于提升小波变换的行波测距FPGA实现系统框图
1、数据采集模块
数据采集模块主要负责采集行波测距系统中的超声信号，它包括信号发射模块、接收模块和A/D转换器。
在信号发射模块中，使用脉冲发生器产生超声脉冲，通过超声传感器将超声波传输到被检测物体上。在接收模块中，超声传感器接收到从被检测物体返回的超声波信号，并将其转换为电信号。最后，通过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，以便于后续处理。
2、信号处理模块
信号处理模块是整个行波测距系统的核心部分，它负责分析采集到的信号，并提取出有用的信号信息。在基于提升小波变换的行波测距FPGA实现中，采用小波变换技术对信号进行处理，以实现高精度和高效率的检测。
对于提升小波变换的实现，主要包括以下几个步骤：
1）将输入信号进行预处理，包括对信号进行去直流、归一化、平移等操作。
2）通过升/降滤波器对信号进行分解操作，得到高低频子带系数。
3）通过积分滤波器对低频子带系数进行重构，得到变换后的低频系数。
4）通过重复进行升/降滤波器和积分滤波器的操作，可以得到分解后的所有子带系数。
5）将子带系数交错重排，即得到变换后的信号。
在信号处理模块的实现中，需要使用FPGA芯片进行计算。FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以高效地实现各种数字信号处理算法。同时，FPGA芯片具有可重构性和并行度高等特点，可以大幅度提高行波测距系统的运算速度和处理能力。
3、显示模块
显示模块用于将处理后的信号数据以图形或表格的形式显示出来，以便于工程师进行分析和判断。在基于提升小波变换的行波测距FPGA实现中，可以使用液晶显示器或其他显示设备来展示信号数据，以满足不同实际应用需求。
五、仿真与结果分析
为了验证基于提升小波变换的行波测距FPGA实现的性能，我们进行了仿真分析。在仿真中，我们采用了Matlab软件对行波测距系统进行了模拟，并且通过数据对比分析了提升小波变换和其他小波变换方法的性能。
实验结果表明，基于提升小波变换的行波测距FPGA实现具有以下特点：
1）提升小波变换可以有效地提高行波测距系统的计算速度和处理能力，可以达到高精度和高效率的检测。
2）与其他小波变换方法相比，提升小波变换具有更好的性能特点，在信号处理精度和重构速度等方面具有优异的表现。
3）提升小波变换可以克服小波变换中存在的某些缺陷，如窗口效应等，可以更好地分析信号的局部特征和时频域特性。
因此，基于提升小波变换的行波测距FPGA实现具有广泛的应用前景和研究价值。
六、结论
本文介绍了基于提升小波变换的行波测距FPGA实现与仿真的研究。通过对小波变换和提升小波变换原理的介