Center for Aeronautics and Space Information Sciences

This report summarizes the research done during 1991/92 under the Center for Aeronautics and Space Information Science (CASIS) program. The topics covered are computer architecture, networking, and neural nets

FPGA embedded system for ultrasonic non-destructive testing

This thesis was submitted for the award of Doctor of Philosophy and was awarded by Brunel University LondonLong Range Ultrasonic Testing (LRUT) is an emerging ultrasound Non-destructive Testing (NDT) method. The LRUT is a variant of the conventional NDT approach. By using ultrasound guided waves (UGWs) , it is efficient in quick long range defect scanning, which is impossible with other traditional NDT techniques. Increasing numbers of requirements for quick long range testing have led to urgent need for the improvement of testing methods and the development of new testing equipment to help researchers in laboratory and help technicians in field inspection. The market for multi-channel ultrasonic instruments is characterized by small volumes of sales and a high ratio of development costs to sale price. The consequence is that the investment required to develop an instrument is significant and upgrades and other changes to instrument specification or configuration are difficult for many manufacturers to justify. These factors are particularly relevant for long range guided wave technology, where the technology is still relatively new in the market place and the instrumentation has different characteristics from other type of ultrasonic systems. In order to support the design and manufacture of the Teletest®MK4 system, Plant Integrity Ltd has supported this study into the use of a field-programmable gates array (FPGA) based control circuits for the electronics, which allows the component count to be decreased and also permits the system to be modified via flexible reconfiguration of the FPGA. This has benefits of reduction of size, weight and power consumption of the electronics and provides a means of upgrading the product without expensive re-design of the hardware. FPGA device has been the enabling technology and main thrust behind the evolution of many technologies, unleashing new opportunities for improving the performance of the LRUT equipment and providing more functions for industrial and academic applications. A novel system has been developed to provide multichannel waveform generation, data capture and signal processing for advanced lab-based research and faster- field testing. This system includes an FPGA to process multichannel data in parallel and to provide the flexibility of reconfiguration for various testing applications proposed by new research. The design was tested in pre-prototype hardware. Subsequent construction of the commercial prototype unit enabled successful operation of the design to be demonstrated. Implementation of the FPGA design reduced component count, PCB dimensions and power consumption. Though the SpartanTM 3A DSP FPGA and Xilinx ISE software have been used in this project, the concepts of the design can be applied to other FPGA devices from other FPGA vendors using other design softwares.TWI Ltd; Plant Integrity Lt

NASA Space Engineering Research Center Symposium on VLSI Design

The NASA Space Engineering Research Center (SERC) is proud to offer, at its second symposium on VLSI design, presentations by an outstanding set of individuals from national laboratories and the electronics industry. These featured speakers share insights into next generation advances that will serve as a basis for future VLSI design. Questions of reliability in the space environment along with new directions in CAD and design are addressed by the featured speakers

Conception d'un système d'acquisition pour la tomographie optique diffuse à mesures dans le domaine temporel

La tomographie optique diffuse (TOD) est une méthode d'imagerie médicale émergente permettant de faire l'acquisition des coefficients d'absorption et de diffusion, de même que la détection d'inclusions fluorescentes ou bioluminescentes à l'intérieur d'un sujet. Ce type d'imagerie vise de nombreuses applications, dont la mammographie optique, l'imagerie cérébrale fonctionnelle et l'imagerie sur petits animaux pour la recherche préclinique. La TOD utilise la lumière laser rouge et proche infrarouge pour illuminer le sujet à l'étude. Les photons diffus ressortant du sujet sont ensuite captés par des détecteurs tout autour de l'animal. L'acquisition de données en TOD peut être réalisée dans trois régimes d'opération, soit le régime continu, les mesures dans le domaine fréquentiel et les mesures dans le domaine temporel. Ce dernier régime permet l'obtention d'information beaucoup plus riche que les autres régimes, et est donc le sujet d'intérêt du présent mémoire. Depuis plusieurs années, le laboratoire TomOptUS développe l'instrumentation nécessaire aux systèmes de TOD à mesures dans le domaine temporel (TOD-DT) pour l'imagerie moléculaire in vivo sur petits animaux. Des travaux récents ont mené à la réalisation d'un scanner TOD-DT sans contact et à angles de vue multiples, de même qu'au développement des algorithmes de reconstruction d'image. Le scanner actuel ne permet toutefois pas l'imagerie de sujets vivants, le temps d'acquisition étant trop long pour garder un animal sous anesthésie. Pour améliorer significativement la sensibilité, le nombre de canaux de détection autour du sujet doit être augmenté afin d'éviter le balayage mécanique de multiples positions de détecteurs. Le système actuel a toutefois atteint son plein potentiel, ses possibilités d'expansion étant limitées par le système d'acquisition de données. Les travaux de recherche du présent mémoire portent sur la conception de l'électronique d'un système d'acquisition spécialement conçu pour la TOD-DT et pour l'intégration d'un plus grand nombre de canaux (64 et plus) dans l'anneau de détection. Ce système propose une architecture à canaux multiples extensible permettant de combiner plusieurs canaux dans un seul système d'acquisition. Son système électronique modulaire à carte mère et cartes filles supporte tous les types de détecteurs monophotoniques sur le marché et s'adapte à tout type de signal. Le système d'acquisition offre aussi un procédé de calibration entièrement programmable permettant d'éviter l'ajustement manuel des longueurs de câble lors de l'assemblage du système. Comme le système utilise uniquement des composants électroniques disponibles sur le marché, le coût par canal est réduit de plus d'un ordre de grandeur, passant de > 10 000 CAD pour un système conventionnel à < 750 CAD pour le système dédié. Ce dernier offre des performances très compétitives par rapport aux systèmes d'acquisition commerciaux, avec une taille de bin de 13,02 ps, une précision moyenne de 19 ps largeur à la mi-hauteur (LMH) et une non-linéarité intégrale maximale de 10% LSB