引言

交流電磁場檢測（AlternatingCurrentFieldMeasure-ment．ACFM）是一種基于電磁感應原理的主動式電磁無損檢測技術，對導電工件表面及近表面裂紋的檢測具有獨特的優勢。交流電磁場檢測需要在被測工件表面感應出交變電流，當不存在缺陷時，感應電流均勻分布；存在缺陷時，缺陷對感應電流產生擾動，通過提取感應電流產生磁場的變化來確定缺陷的長度及深度等信息。

現場可編程門陣列（FieldProgrammableGateArray，FPGA）是近年來新型的高集成度數字器件，受到世界范圍內電子工程設計人員的廣泛關注和普遍歡迎，可以滿足大多數專用檢測系統的設計。本文以FPGA為開發平臺設計頻率可調的激勵源模塊，激勵源由直接數字頻率實現，合成頻率適用于不同的被測材料，既可以滿足交流電磁場檢測系統的需求，又可以降低該系統的功耗和成本。并且FPGA的引腳豐富、存儲區大，特別適合現場的實時檢測系統，方便檢測儀器的野外和高空操作。

1、直接數字頻率合成原理

DDS或DDFS（DirectDigitalFrequencySysthesis）即直接數字頻率合成，原理是將信號的完整周期預先做歸一化處理，采樣足夠的點數存儲，需要輸出時通過時鐘頻率查找存儲表地址對應的幅值輸出給高速DA轉換器，由低通濾波器輸出模擬信號。典型的DDS原理如圖1所示。波形存儲表可以設置為正弦波）方波）三角波等波形。

假設正弦波信號的一個周期以2N次采樣存儲，fclk時鐘頻率fn為合成頻率，T0為合成信號周期。并且假設累加器位數與地址位數相同，則控制合成頻率有全采樣和頻率控制字采樣兩種方法。

1.1、全采樣

時鐘頻率查找波形存儲表的每一個地址，輸出地址對應的幅值。則合成激勵源的一個完整周期需要2n次查表，合成頻率與時鐘頻率的關系如式（1）：

式中：fn為合成頻率，Tn為合成信號周期，fclk為時鐘頻率，2n為采樣次數。由式（1）可知所有采樣點都經過查找輸出幅值時，通過改變時鐘頻率fclk即可合成不同頻率的信號。

1.2、頻率控制字采樣

在采樣時鐘頻率一定時，已知波形存儲表的長度不變，通過控制每次累加頻率控制字的大小，改變查找表的次數，合成不同頻率的信號。