液位是工業(yè)生產(chǎn)中常見的測量參數(shù)，化工、石油、污水處理等各類工廠企業(yè)都要進(jìn)行液位測量。目前，液位檢測技術(shù)飛速發(fā)展，新的液位測量儀表量程大、精度高、功能全，我國新型液位儀表大多依靠進(jìn)口。由于超聲波測量液位具有非接觸測量、可測低溫介質(zhì)、能夠定點(diǎn)和連續(xù)測量等優(yōu)點(diǎn)，近年來，超聲液位測量技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，己成功應(yīng)用于江河水位、化學(xué)和制藥工業(yè)、食品加工、罐裝液位等多種領(lǐng)域。 本文研制的是基于ARM的超聲波液位計(jì)。傳統(tǒng)的超聲波液位計(jì)一般使用8位的單片機(jī)作處理器，采用電子元件捕捉到超聲波回波信號后產(chǎn)生中斷，判斷超聲波的傳播時(shí)間。本文提出了使用32位ARM芯片做處理器，采用數(shù)字信號處理的方法來判斷超聲波傳播時(shí)間的設(shè)計(jì)方案。 本文使用高性能的ARM7TDMI-S內(nèi)核的芯片LPC2119作為系統(tǒng)的運(yùn)算控制器，加強(qiáng)了系統(tǒng)對超聲波回波信號的處理能力；使用A/D轉(zhuǎn)換器將回波信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，采用數(shù)字濾波處理信號，利用數(shù)值處理來判斷超聲波回波信號的起始點(diǎn)，提高了液位的測量精度；采用單換能器收發(fā)一體式電路設(shè)計(jì)，簡化了液位的計(jì)算；利用LPC2119芯片內(nèi)部的CAN總線控制器設(shè)計(jì)了CAN總線通信接口；選用一線式數(shù)字溫度傳感器DSl8820進(jìn)行溫度補(bǔ)償，避免了由于環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生的測量誤差。ARM芯片豐富的內(nèi)部資源和I/0口線有利于今后擴(kuò)展功能，升級系統(tǒng)。本超聲波液位計(jì)使用方便，精度高，能滿足工業(yè)生產(chǎn)中的要求。
標(biāo)簽： ARM 超聲波液位計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對數(shù)據(jù)采集、信號處理的要求越來越高：不僅要求高速、高精度和高實(shí)時(shí)，還要求數(shù)據(jù)采集，處理設(shè)備便攜化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，并具有友好的人機(jī)界面。傳統(tǒng)的8/16位單片機(jī)因資源極度受限，難以滿足上述要求；而傳統(tǒng)的信號處理過程都是依賴于PC完成，則存在著安裝麻煩、價(jià)格昂貴且電磁兼容性差等缺點(diǎn)。 嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)的研究內(nèi)容涉及到計(jì)算機(jī)學(xué)科的各個(gè)方面。將嵌入式系統(tǒng)引入雷達(dá)信號處理系統(tǒng)，能極大的提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和靈活性。本文的研究正是基于ARM的雷達(dá)信號處理系統(tǒng)。 本文在對線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)測速測距研究的基礎(chǔ)上，討論了一種軟硬件配置靈活、結(jié)構(gòu)精簡的雷達(dá)信號處理系統(tǒng)，其硬件平臺以ARM處理器，可編程邏輯器件FPGA，和DSP為核心，擴(kuò)展了UART、LCD、網(wǎng)口、IDE、觸摸屏、PS/2和USB等外圍接口，可實(shí)現(xiàn)對線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)回波信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、脈沖壓縮、恒虛警檢測、航跡相關(guān)，航跡顯示等處理，相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲。在軟件設(shè)計(jì)方面，完成Bootloader，Linux2.4操作系統(tǒng)在系統(tǒng)上的移植，在此基礎(chǔ)上對實(shí)現(xiàn)了對網(wǎng)口、IDE、LCD等模塊的驅(qū)動(dòng)程序編寫，并在MiniGUI上進(jìn)行基于顯示終端需求的圖形用戶界面開發(fā)。
標(biāo)簽： ARM 雷達(dá)信號 處理系統(tǒng)
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隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)和我國汽車制造業(yè)的強(qiáng)勁增長，汽車已不再是簡單的交通工具，而是成為現(xiàn)代科技的載體。汽車的快速增長雖然使我們的出門更加便利，但同時(shí)也帶來了諸多社會問題。如：交通事故率上升、交通事故判別和車輛的規(guī)范化管理難度加大等。論文針對以上問題提出了使用視頻記錄的解決方法。 論文設(shè)計(jì)了一種基于ARM的嵌入式數(shù)字視頻記錄系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)惭b在汽車中的攝像頭拍攝到的汽車前視景和儀表顯示畫面進(jìn)行壓縮并以文件的形式存儲，事后通過回放系統(tǒng)將記錄的文件進(jìn)行播放，可以以此來規(guī)范車輛管理、判斷交通事故原因和保障乘客安全。系統(tǒng)采用嵌入式技術(shù)并選用32位的ARM微控制器，使用先進(jìn)的視頻解碼、編碼芯片，成功實(shí)現(xiàn)對實(shí)時(shí)視頻的采集、壓縮及儲存記錄。介紹目前數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用狀況、闡述視頻記錄系統(tǒng)所涉及的視頻壓縮和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本理論，提出視頻記錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。重點(diǎn)對基于ARM的嵌入式數(shù)字視頻記錄系統(tǒng)的系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的論述。硬件部分以ARM芯片LPC2210為核心控制器，以SAA7113H和Z1510為視頻壓縮核心硬件，完成ARM最小系統(tǒng)、視頻圖像信號的解碼和編碼壓縮電路、IDE儲存接口等電路設(shè)計(jì)；軟件部分采用穩(wěn)定可靠的μC/OS-Ⅱ嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)μC/OS-Ⅱ在LPC2210上的移植，完成系統(tǒng)的硬件初始化和IDE驅(qū)動(dòng)的編寫調(diào)試，使整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)部分能夠協(xié)調(diào)的工作。 試驗(yàn)表明，基于ARM的嵌入式數(shù)字視頻記錄系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)字視頻信號的長時(shí)間實(shí)時(shí)采集、壓縮記錄。壓縮后的數(shù)據(jù)符合MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 數(shù)字視頻 記錄
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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汽車在緊急制動(dòng)過程中易出現(xiàn)很多非穩(wěn)定因素(諸如側(cè)滑、跑偏、失去轉(zhuǎn)向操縱能力等)，進(jìn)而導(dǎo)致了相當(dāng)多的交通事故。這些非穩(wěn)定因素是由于制動(dòng)時(shí)車輪抱死而產(chǎn)生的，汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS(Anti-lockBraking system)可以避免制動(dòng)時(shí)的這些不利因素，縮短剎車距離，保證汽車安全制動(dòng)。 現(xiàn)代汽車整車控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，迫切需要研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車電子產(chǎn)品。研制以汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)為代表的高技術(shù)含量汽車電子產(chǎn)品，對加速我國汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)自主化具有舉足輕重的作用。 本文根據(jù)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理，采用邏輯門限控制算法，選擇車輪加速度和滑移率門限來調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力，使車輪的滑移率保持在最佳滑移率附近。以ARM單片機(jī)LPC2292為核心，完成了輪速信號調(diào)理電路、電磁閥和回液泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及系統(tǒng)故障診斷等電路的設(shè)計(jì)，闡述了ABS各功能模塊軟件的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方法，完成了防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。 本文所設(shè)計(jì)的汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)在昌河CH711A轎車上進(jìn)行了道路實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：汽車防抱死制動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)合理可行，軟件所采用的控制策略正確、有效，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，改善了汽車制動(dòng)系統(tǒng)性能，完全能夠滿足汽車安全制動(dòng)的需要。
標(biāo)簽： ARM 汽車防抱 制動(dòng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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有噪聲的語音信號分析與處理設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1） 選擇一個(gè)語音信號作為分析對象，或錄制一段語音信號； 2） 對語音信號進(jìn)行采樣，畫出采樣后語音信號的時(shí)域波形和頻譜圖； 3） 利用MATLAB中的隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲加入到語音信號中，使語音信號被污染，然后進(jìn)行頻譜分析； 4） 設(shè)計(jì)FIR和IIR數(shù)字濾波器，并對被噪聲污染的語音信號進(jìn)行濾波，畫出濾波前后信號的時(shí)域波形和頻譜，并對濾波前后的信號進(jìn)行比較，分析信號的變化； 5） 回放語音信號、給出相應(yīng)處理程序及輸出相應(yīng)語音波形。
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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隨著超聲檢測理論逐漸成熟，以及現(xiàn)代集成電路的快速發(fā)展，超聲檢測技術(shù)以其快速、準(zhǔn)確、無污染、低成本等特點(diǎn)，成為國內(nèi)外應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速、使用頻率最高的一種無損檢測技術(shù)。其中超聲儀器的發(fā)展水平直接影響著超聲檢測技術(shù)的發(fā)展。數(shù)字化、圖像化、小型化和實(shí)時(shí)化等是超聲檢測儀器的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的超聲檢測系統(tǒng)中，PC機(jī)存在難以適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，體積大，攜帶不方便，功耗大，數(shù)據(jù)傳輸率不高等問題，并且大部分便攜式超聲探傷儀缺乏對復(fù)雜數(shù)字信號處理算法的支持，因此開發(fā)與設(shè)計(jì)一種高性能、小型化的便攜式超聲探傷檢測系統(tǒng)尤為重要。 ARM的數(shù)字信號處理能力和DSP的系統(tǒng)控制能力都有其各自弱點(diǎn)，所以文中提出了一種基于ARM與DSP雙CPU方案的便攜式超聲探傷儀，充分利用了ARM與DSP的處理性能，接口簡單。ARM利用DSP的主機(jī)接口與DSP通信，不會打斷DSP的正常運(yùn)行。本方案為復(fù)雜的信號處理算法提供硬件支持，可以有效的提高便攜式超聲探傷儀器的信號處理能力。 超聲探傷回波中的缺陷信號往往與系統(tǒng)的電噪聲、金屬組織噪聲混在一起，影響超聲檢測回波的信噪比。粗晶材料由于其微觀結(jié)構(gòu)對超聲的強(qiáng)烈散射，造成嚴(yán)重的材料噪聲和信號衰減，致使超聲檢測靈敏度和信噪比嚴(yán)重下降。目前，對粗晶材料的檢測仍然是超聲檢測技術(shù)的一大難題。采用信號處理技術(shù)提高超聲檢測能力和信噪比是無損檢測領(lǐng)域的重要研究課題。本文在設(shè)計(jì)具備復(fù)雜信號處理能力的便攜式探傷儀的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了適合在便攜式儀器上實(shí)現(xiàn)的小波變換算法的研究，嘗試提高便攜式儀器對粗晶材料缺陷的檢測能力。
標(biāo)簽： ARM DSP 便攜式 儀的設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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邊界掃描技術(shù)是一種應(yīng)用于數(shù)字集成電路器件的標(biāo)準(zhǔn)化可測試性設(shè)計(jì)方法，它提供了對電路板上元件的功能、互連及相互間影響進(jìn)行測試的一種新方案，極大地方便了系統(tǒng)電路的測試。本文基于IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)剖析了JTAG邊界掃描測試的精髓，分析了其組成，功能與時(shí)序控制等關(guān)鍵技術(shù)。 應(yīng)用在FPGA芯片中的邊界掃描電路側(cè)重于電路板級測試，兼顧芯片功能測試，同時(shí)提供JTAG下載方式。針對在FPGA芯片中的應(yīng)用特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種邊界掃描電路，應(yīng)用于自行設(shè)計(jì)的FPGA結(jié)構(gòu)之中。除了基本的測試功能外，加入了對FPGA芯片進(jìn)行配置、回讀以及用戶自定義測試等功能。 通過仿真驗(yàn)證，所設(shè)計(jì)的邊界掃描電路可實(shí)現(xiàn)FPGA芯片的測試、配置和回讀等功能，并符合IEEE 11491.1邊界掃描標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： JTAG FPGA 邊界掃描 中的應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在機(jī)器人學(xué)的研究領(lǐng)域中，如何有效地提高機(jī)器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學(xué)者十分關(guān)注的一個(gè)重要內(nèi)容。在分析了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程和機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后，本論文的主要目標(biāo)是針對四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人特有的機(jī)械結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，建立一個(gè)新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機(jī)器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺，實(shí)現(xiàn)對四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人的精確控制。 本論文從實(shí)際情況出發(fā)，首先分析了所研究的四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，并對其抽象簡化得到了它的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型。在明確了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機(jī)器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進(jìn)行了充分論證，并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結(jié)構(gòu)：第一級CPU為上位計(jì)算機(jī)，它實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調(diào)控制以及完成機(jī)器人實(shí)時(shí)軌跡規(guī)劃等控制算法的運(yùn)算；第二級CPU為高性能的DSP處理器，它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片，實(shí)現(xiàn)了對機(jī)器人多個(gè)關(guān)節(jié)的高速并行驅(qū)動(dòng)；第三級CPU為交流伺服驅(qū)動(dòng)處理器，它實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服電機(jī)的精確三閉環(huán)誤差驅(qū)動(dòng)控制，以及電機(jī)的故障診斷和自動(dòng)保護(hù)等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)．與下位控制器之間的數(shù)據(jù)通信，這樣既保證了兩者之間連接方便，又有效的提高了控制系統(tǒng)的通信速度和可靠性。 機(jī)器人系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分：一是采用VC++實(shí)現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng)，它主要負(fù)責(zé)機(jī)器人實(shí)時(shí)軌跡規(guī)劃等控制算法的運(yùn)算，同時(shí)完成用戶與機(jī)器人系統(tǒng)之間的信息交互；二是采用C語言實(shí)現(xiàn)的下位DSP控制程序，它主要負(fù)責(zé)接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機(jī)器人的當(dāng)前狀態(tài)信息。 研究開發(fā)出來的四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人控制器具有控制實(shí)時(shí)性好、定位精度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，它允許用戶通過上位控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的各種設(shè)定作業(yè)的控制，也可以讓用戶通過機(jī)器人控制箱現(xiàn)場對機(jī)器人進(jìn)行回零、示教等各項(xiàng)操作。
標(biāo)簽： 實(shí)驗(yàn)室 機(jī)器人控制器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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LAMOST(Large Sky Area Multi-Obiect Fiber Spectroscopy Telescope，大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡)需要對焦而上的4 000個(gè)光纖定位單元進(jìn)行精確定位，一個(gè)光纖定位單元需要兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，即需要對8 000個(gè)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。如何對這8 000個(gè)電機(jī)進(jìn)行有效的控制，是本文主要的研究內(nèi)容。 本義引入EDA(Electronic Design Automation)，技術(shù)，以FPGA和CAN總線為硬件載體來進(jìn)行設(shè)計(jì)。FPGA相比較于DSP，單片機(jī)而言，具有10管腳多，資源豐富，使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，可以存片內(nèi)集成多個(gè)電機(jī)的摔制，這樣對于提高系統(tǒng)的集成度，節(jié)約成本無疑有著很大的幫助。 在電機(jī)的控制當(dāng)中，其失步和過沖會直接影響到系統(tǒng)的精度，所以需要對電機(jī)脈沖頻率加以控制，對于在平穩(wěn)狀態(tài)下能正常工作的電機(jī)，失步往往發(fā)生在啟動(dòng)停止等脈沖頻率突然發(fā)生改變的時(shí)刻。具體實(shí)現(xiàn)方法是通過實(shí)驗(yàn)找出一條理想的加減速曲線，再將曲線離散化，并把離散化后的加減速分頻系數(shù)存儲在FPGA片內(nèi)ROM里而，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行到對應(yīng)的步數(shù)時(shí)，取出分頻系數(shù)來獲取對應(yīng)的運(yùn)行頻率。 在LAMOST觀測中，光纖定位單元的零位是個(gè)很重要的基準(zhǔn)，在每次觀測之前，電機(jī)都要回零，理論上電氣零位和機(jī)械零位在同一點(diǎn)上，如果電氣檢測到達(dá)零位則認(rèn)為已經(jīng)到達(dá)機(jī)械零位位置。但是實(shí)際中由于裝配等一些原因，可能會出現(xiàn)零位短路和零位斷路的情況。零位斷路是指電機(jī)處于機(jī)械零位，但是電氣不能檢測到；零位短路是指電機(jī)不在機(jī)械零位，但是電氣已經(jīng)檢測到處于零位。這兩種情況會造成越界和機(jī)械零位一直被擠壓的后果，有可能會損壞光纖定位單元，為了防止這些情況出現(xiàn)，軟件程序中加入了計(jì)數(shù)器，從而從有效地保護(hù)了光纖定位單元，同時(shí)將這些狀況向上反饋，以便維護(hù)和檢修。 在本文完成之時(shí)，能夠控制驅(qū)動(dòng)336個(gè)光纖定位單元的小系統(tǒng)已經(jīng)在北京天文臺興隆觀測站實(shí)際投入運(yùn)行，并于2007年5月28日獲得首條光譜，取得了不錯(cuò)的效果。
標(biāo)簽： 步進(jìn)電機(jī)控制 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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超聲診斷技術(shù)具有安全、無痛苦、無損害、方法簡便、適應(yīng)面廣、直觀、顯像清晰、可重復(fù)檢查、對軟組織鑒別能力強(qiáng)、診斷準(zhǔn)確性高、靈活以及價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)代醫(yī)學(xué)圖像診斷中的首選技術(shù)。眼科超聲診斷儀是超聲診斷中的一種專科設(shè)備，它可以用來診斷視網(wǎng)膜脫落、眼內(nèi)和眼眶腫瘤、玻璃體混濁、出血、眼底病變及眼內(nèi)異物等疾病。近年來，隨著數(shù)字信號處理、硬件軟件設(shè)計(jì)能力以及材料學(xué)等方面的快速發(fā)展，眼科超聲診斷儀在多方面都有了長足的進(jìn)步。這其中數(shù)字化眼科超聲診斷儀是發(fā)展的重點(diǎn)。 本文從超聲診斷儀原理及設(shè)計(jì)入手，著重描述了該系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)，同時(shí)對超聲信號進(jìn)行數(shù)字化處理的各個(gè)子模塊進(jìn)行了介紹，并結(jié)合各種數(shù)字信號處理方法的特點(diǎn)，對現(xiàn)成可編程門陣列的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、編程原理及設(shè)計(jì)流程作了簡單介紹。在此基礎(chǔ)上，著重討論了FIR濾波器的設(shè)計(jì)并得以在FPGA實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于信號處理各子模塊中。最后通過構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ万?yàn)證了系統(tǒng)各階段信號處理的有效性。對正常人體眼球田眼眶進(jìn)行檢測，獲得了很好的回波信號。本設(shè)計(jì)對眼科高頻超聲回波信號具有良好的實(shí)時(shí)處理能力，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，具有良好的應(yīng)用前景。
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