基于PCI总线的红外探测器图像数据采集系统设计与实现

红外成像探测系统在调测过程中,通常需要完成探测系统输出图像和辅助信息的采集、保存和分析;根据红外成像探测系统输出信息的特点,文章介绍了基于PCI总线技术的红外探测器图像数据采集系统的软硬件设计方法和实现方案,解决了多种分辨率红外图像的实时数据采集、显示和储存问题;系统通过接受320*256以及640*512分辨率的图像进行测试;经过测试表明:通过使用DMA方式,PCI总线读取速率达到了49.0MByte/s,可以准确无误地对多种分辨率红外图像和辅助信息进行高速实时采集,满足测试系统的使用需求,为红外成像探测系统的调测提供了坚实的基础。     

1394总线在实时图像系统中的应用

随着红外成像技术的不断发展,红外图像的数据量越来越大,成像的速度也越来越快,这就要求红外成像系统具有实时采集、实时处理、实时传送大批量数据的能力;但是现有的大部分数据传输接口速率较低,难以满足现实中对速度越来越高的要求;将1394高速申行接口引人到红外成像系统中,完成了1394接口电路硬件及软件的设计,并在微控制器(MCU)和FPGA的控制下实现了红外图像的高速传输、实时显示,大大提高图像数据的采集速度和系统的整体性能;测试结果表明,通过1394总线每秒可以传输42帧大小为320 * 240的红外图像,并实现了图像的实时清晰显示,满足了红外成像系统实时采集实时显示红外图像的要求.     

红外成像导引头信号调理卡的设计

红外成像导引头采用红外焦平面阵列探测器,易受太阳光等杂散光的影响,评估杂散光对红外探测器成像质量的影响十分重要。由于导引头输出的信号一般采用LVDS或HOTLink格式传输,不能被杂散光测试设备直接接收,设计了一种图像调理卡,采用FPGA为控制核心,将红外探测器输出的图像信号进行格式转换和调理后传输至杂散光测试设备。实验测试中,对像素128×128,100 fps的LVDS图像和像素128×128,150 fps的HOTLink图像实时、连续地采集传输,可稳定工作。结果表明:该信号调理卡能满足将导引头信号实时传输到杂散光评估设备的要求。     

视觉测量中多光学靶点亮度自适应控制

提出了一种面向大视场高精度视觉测量的多红外目标靶点（红外LED）亮度自适应控制方法。以微控制器PIC16F873A和LED驱动芯片MAX6964作为核心器件,设计了可满足大空间范围内靶点亮度控制需求的多目标靶点控制驱动器。为了使LED在近距测量时的调节精度和远近距离测量时的发光亮度都能满足要求,根据MAX6964输出特点设计了PWM信号输出电路,并采用推挽电路驱动LED。实验证明,目标靶点在CCD相机上成像光斑稳定一致。     

红外热像仪检测诊断系统电路设计与实现

为实现对红外热像仪设备的性能检测和故障诊断,促进红外系统检测设备的国产化,设计了红外热像仪检测诊断系统的电路单元;以工控机为核心,由红外平行光管、黑体及电路系统共同构建了检测诊断系统;通过图像采集卡对被测设备的输出图像进行采集,由工控机实现对图像的分析和处理,计算NETD、MRTD等关键指标;设计电信号激励与检测单元,为被测电路提供激励信号和输出响应的采集分析,实现对电路系统的指标检测和故障诊断;实验测试表明,该检测系统电路达到了设计指标要求;目前,该系统已成功应用于某小型红外系统的测试.     

基于FPGA的小型星载非制冷红外成像系统设计与实现

根据内编队重力场卫星红外成像工作环境的温度要求,选取了非制冷长波红外焦平面阵列探测器——UL03162,并在此基础上进行了系统的软硬件设计。硬件电路采用了模拟电路和数字电路分离设计方案,以减小电路噪声对红外图像的影响。在系统实现上,以内嵌MircoBlaze微处理器FPGA为主处理器,通过编程实现了图像数据的获取、处理和输出以及整个系统各模块的综合管理,提高了系统的集成度和稳定性。     

适配器匹配下的大规模模拟电路故障红外图像检测系统设计

为了提升模拟电路故障检测效果,精准定位确定电路故障区域,设计了适配器匹配下的大规模模拟电路故障红外图像检测系统。通过三维精密电动平台,确定大规模模拟电路的红外成像范围;通过定位标志刻画电路红外图像边缘;利用适配器统一匹配待测电路输入输出接口信号;通过三维精密电动平台、定位标志与适配器,共同控制热像仪,扫描待测电路,获取电路红外图像;利用图像存储卡存储扫描获取的电路红外图像;通过红外图像预处理模块,滤波处理红外图像;大规模模拟电路故障诊断模块利用互信息配准法,配准图像存储卡内的电路红外图像,通过差分检测法初步确定电路故障区域,利用热序列检测法精准检测电路故障元件;利用互联网络实现整个系统的通信。实验证明：该系统可有效采集并预处理电路红外图像,提升红外图像清晰度;该系统可有效初步确定电路故障区域,精准诊断电路故障元件。     

MOS电阻阵红外目标模拟器图像帧频测试方法

基于MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）电阻阵列的红外成像目标模拟器是红外成像制导武器半实物仿真系统的重要组成部分之一,用于模拟红外目标/干扰动态场景。输出动态图像的帧频反映了所模拟动态场景快速性,是评价红外成像目标模拟器图像变化快慢程度的一项技术指标。首先,介绍了MOS电阻阵红外成像目标模拟器的基本组成与工作原理,讨论了半实物仿真系统中对模拟红外辐射图像帧频的测试需求;然后,提出了一种MOS电阻阵红外成像目标模拟器图像帧频的测试方法,搭建了图像帧频测试平台;最后,对256×256元MOS电阻阵红外成像目标模拟器输出的图像帧频进行了测试,并给出测试结果。结论：该测试方法能为MOS电阻阵红外成像目标模拟器的研制、性能测试和应用提供一定的依据,可推广应用于其它类型红外成像目标模拟器的图像帧频测试中。     

基于FPGA和TMS320DM642的CCD图像采集和处理系统硬件设计

为能高速、有效、实时采集CCD视频图像,提出了一种实时视频图像采集和处理系统设计方案.重点介绍其硬件设计原理、关键电路的设计,其主要功能是从CCD摄像头输出的模拟视频信号中提取实时图像,数字化后送入处理器作后期图像处理和分析.     

一种红外成像检测系统设计

红外成像系统的性能检测是产品质量的重要保证,本文介绍了一种红外成像系统的检测设备的设计,通过设计一定特征的红外目标图像,检测红外成像系统的成像功能,同时检测红外成像系统的分辨率、成像坏元等关键性指标,通过检测系统控制设计保证检测系统输出的红外图像的温度阈值范围和质量满足被测对象的要求,并能够提供可设置的图像,实现了对红外成像系统的功能和性能检测。检测系统温度分辨率不大于0.2度,图像相对畸变2%,目标运动精度不大于0.05度,光能分布不均匀度不大于10%,视场角不小于8度。     

基于新型模拟量信号的输出通道电路

在现代工业企业中,设备的自动化程度越来越高,自动控制系统在当代企业中已十分常见。而自动控制系统多数是对模拟量逬行控制,如物料的流量、压力等。为实现对这些模拟量的精确控制,现代自动控制系统多数采用闭环控制,这就需要对模拟量进行采集。然而,在工业设备应用中,为了使模拟量信号稳定、可靠的输出,需要对电压型输出环路检测短路故障,同时还需要对电流型输出检测开路故障的状况。本设计在这一方面极大提高了电子电路的运行状态及故障检测工作的精确性和检测效率,另一方面极大简化了电子电路检测设备的结构,可帮助增强系统总体可靠性,并在和利时自主研发的项目上得到成功应用。     

电力设备红外温度在线监测装置的设计

目前随着变电设备在线监测技术的推广,红外温度在线监测必将广泛应用于电力设备状态检修.本文提出基于FPGA/SOPC的电力设备红外温度在线监测装置的设计,内置NIOS软核,实现红外机芯组件驱动、采集控制、数据处理传输均在FPGA中进行,减少了装置的复杂度,提高了稳定性,实现红外温度数据实时采集,易于及时发现存在过热性缺陷的设备,提高了电力设备的可维护性.     

A programmable VLSI retina for rough vision

A VLSI retina is a device that intimately associates an optoelectronic layer with processing facilities on a monolithic circuit. Combining acquisition and processing provides a better balance between between data flows and bandwidths. It is also expected to reveal fruitful shortcuts between microelectronic phenomena and vision-oriented information processing. Yet, except for simplistic environments and applications, analog hardware will not suffice to process and compact the raw image flow from photosensitive arrays. To solve this output problem, an on-chip array of bare boolean processors can be used to provide versatility from programmability. Since the monolithic constraint implies a memory shortage, the abilities of such a retina will be limited to a rough type of vision, but specific algorithmic techniques can cope with it. We have used shift registers with some tricky circuitry to build a minimal retina boolean processor with less than 30 transistors. The successful integration and testing of and experimentation with such a 65×76 retina are presented.     

多功能数据采集卡在炉温控制系统中的应用

介绍了基于PCI总线的多功能数据采集卡PCI-1711在管式电阻炉温度控制系统中的应用.利用采集卡的模拟量输入输出功能,配以外围电路,实现工业现场信号的测量及系统模拟信号的输出,实际运行表明PCI-1711数据采集卡能方便可靠地应用于工业过程控制,且控制性能良好.     

高性能朗缪尔探针测量仪的研制

简要介绍了朗缪尔探针测量仪的系统构成和工作原理,给出了信号发生及采集处理系统的电路设计.通过选用精密低噪声的仪用放大器并组合适当大小、适宜材料的电阻和电容构建模拟链路,以及贯穿于整个模拟链路的滤波电路设计,保证了低噪声采集电路的实现.采用高边检流和浮地方法,解决了单探针测量接地误差问题.设计有8×7个不同的电流采样量程,电压电流信号同步采样,可实现10nA～50 mA动态微弱信号的精确测量.     

基于ZYNQ的远程图像采集系统设计

针对传统图像采集系统远程图像传输延时长和数据丢失的缺点,设计了一种基于ZYNQ芯片开发的实时视频采集与图像传输系统;系统具有两个采集通道,模拟视频信号通过BNC(Bayonet Neill-Concelman)信号线接入设备并经过ADC(Analog-to-Digital Converter)完成信号的数字化;利用主控芯片内部的FPGA资源部署并行处理单元完成对数字化图像数据的低时延处理;通过驱动片内AXI(Advanced eXtensible Interface)总线以DMA(Direct Memory Access)的方式将数据传输至DDR3存储器中;利用芯片内部的双核ARM Cortex-A9处理器高性能,在采集设备上移植嵌入式Linux系统,搭建Gstreamer流媒体应用服务器端,实现整个采集系统复杂任务调度和图像数据远程网络传输;与传统单ARM或DSP处理器的图像采集系统相比,该系统具有FPGA(Field Programmable Gate Array)的并行处理能力和高带宽的内部互联总线的优势,提高了图像数据处理速度,降低了图像数据由采集端到存储器的传输延时,提供了稳定远程图像传输功能,经实验测试该系统实现了每秒25帧的视频信号输出,与前端ADC的采集速率保持一致,整个采集展示的过程中视频画面连续且稳定。     

红外光通信装置的设计与实现

介绍2013年大学生电子设计竞赛F题红外光通信装置的设计与实现。整个系统采用两个LM567（PLL）音频锁相环集成电路来完成红外光通信,性价比高,结构简单。     

A method to simulate the vibrating characters of the resonator for resonant MEMS gyroscope

This paper proposes one study method of resonant MEMS gyroscope based on the circuit in order to solve problems such as long verification cycle and high cost of the MEMS gyroscope structure design. Firstly, on the basis of Euler–Bernoulli beam theory, this study establishes resonant beam vibration equation, obtains semi-Mathieu equation after normalization, namely parameter excitation characteristic equation of the frequency micro gyroscope, then deduces the characteristic equation in consideration of the damping condition, and uses the parameter perturbation method to study the output characteristic of gyroscope under ideal and damping states. Then, the analog circuit is innovatively used to obtain the characteristic equation of gyroscope under ideal and damping states, subsequently, the characteristic equation is normalized. It is realized that the dynamics equation is equivalent to the analog circuit. Finally, the experimental study is carried out, and experimental device for the frequency micro gyroscope harmonic oscillator parameter excitation characteristic is produced. Meanwhile, the analog circuit output waveform and frequency change correctness are verified by using the Runge–Kutta method and the parameter perturbation method, respectively. The experimental results show that the experiment device can be used to study the nonlinear vibration characteristics of the gyroscope.