数字传感器信号采样技术研究

为了提高数字传感器输出信号的采样精度,简化采样处理,提出了一种将脉冲宽度测量和脉冲计数测量相结合的复合采样方法,给出了该方法的基本原理,并依据信号采样理论,推导了该方法的基本计算公式,讨论了它的采样精度、性能和参数选取限制.结合实际应用情况,给出了可以节省处理量的基于整数运算的改进算法和可以使采样精度最大化的动态精度自适应算法.该方法已成功地应用到实际系统中,实测数据表明,该方法有较好的精度和适应性.     

基于ARM的等效采样手持式存储示波表设计

为了降低系统成本和功耗,采用基于ARM系统的精密时钟发生电路对高频信号(6.25MHz～100MHz)进行等效采样,配合高速AD、FIFO和FPGA电路设计并实现一个手持式存储示波表。该样机在人机界面上为用户提供了手动测量和自动测量两种工作模式,性价比高,可望有广阔的前景。     

脉冲激光测距高精度计时系统的设计

提出了一种应用于脉冲激光测距的高精度计时系统的设计方案,重点介绍了系统的硬件组成和控制程序设计。该计时系统以16位微控制器芯片MSP430F149为硬件基础,使用基于延迟线原理的专用计时芯片TDC-GP2作精密计时,实现了对时间间隔的精密计时和对计时数据的提取、显示和保存功能。由时间间隔测量实验结果可知,该系统的计时精度可达100 ps,可实现厘米级精度且高重频的脉冲激光测距,具有广阔的应用前景。     

闪烁脉冲时间信息实时处理单元设计

多阈值采样法是以闪烁脉冲特征模型为先验知识,通过预设多个阈值电压,对脉冲上升沿数字化得到的时间-阈值采样点进行最小均方误差拟合以精确获取脉冲起始时间.高计数率是目前PET仪器发展的一个热点方向,这就要求采用多阈值方法提取时间信息的数据获取系统具有快速高效处理脉冲以减少系统死时间的能力.论文提出了一种基于FPGA的闪烁脉冲上升沿拟合算法,通过数据预处理技术、流水线设计结构和并行处理简化算法复杂度,实现实时闪烁脉冲时间信息快速获取.仿真和实验结果表明,在FPGA上实现该算法的处理速度和精度均达到设计要求,可以满足在高计数率环境下对闪烁脉冲进行实时处理的需求.     

一种脉冲快速沿整形电路的设计与实现

阐述了一种基于阶跃恢复二极管的脉冲快速沿整形电路设计。该设计利用阶跃恢复二极管大的存储时间和小的暂态时间,对矩形脉冲的上升沿进行整形,使其上升时间为(140±20)ps,脉冲幅度为(1.75±0.05)V,并实现脉冲占空比的补偿。详细论述了电路的结构和工作原理。实际测试结果表明,所设计电路达到了设计指标要求。     

基于FPGA同步时钟测量系统的研究及实现

为精确地测量煤矿探水雷达的发射机与接收机之间同步时钟信号的时间差,设计和实现了基于FPGA的高精度同步时钟信号时间差测量系统。提出了一种利用脉冲计数法和量化延时法相结合的精密测量新方法,最高分辨率为200 ps。测试和实验结果表明,该系统能够精确地测量同步时钟信号的时间差,并能让时间差在LCD上显示,进行存储和在上位机上绘制曲线,该系统对同步时钟信号的时间差进行矫正起了很大的作用,已经用于煤矿探水雷达同步时钟信号的测量中。     

基于无载频脉冲式超宽带雷达的生命信号检测分析与实现

首先分析了无载频脉冲式超宽带雷达检测生命信号的检测原理,论证了基于频谱搜索检测生命信号的方法;然后介绍了一款新颖的无栽频脉冲式超宽带生命信号检测雷达系统.该雷达发射机结构简单,能产生Vp-p+为2～10 V、脉冲宽度为300～500 ps、脉冲重复频率大于10 MHz的超短脉冲.接收机利用PNP和NPN微波三极管的互补特性,产生一对平衡对称的超短门脉冲控制二极管桥的导通与截止,实现对天线接收到的信号进行采样,从而完成等效采样接收.依据人体呼吸信号的频谱特性,搜索包含具有最大功率谱的生命信号的快时间点、提取位于快时间点和不同慢时间点的雷达信号得到生命信号.实验证明,该雷达系统能实时实现人体生命信号非接触式检测.     

时间间隔测量的高精度技术研究

针对高能物理研究、激光测距等对时间测量具有高精度要求的领域,采用时间周期计数粗测和时间-电压转换精测相结合的测量方法,设计了时间间隔测量系统,其主要由时间-电压转换电路、脉冲生成电路等组成,利用对电压量的精准测量转化为高精度的时间量.对系统供电进行优化,同时满足低功耗和低噪声的需求;分析了环境和电路板自热造成温度变化时对测量过程带来的误差,提出利用自校准技术消除温度影响.该系统具有测量范围高达20 s,测量分辨率为0.2 ps的优点.     

一种基于边沿/门限检测的IR-UWB接收方法

针对脉冲无线电超宽带(Impulse Radio-Ultrawide Band,IR-UWB)无线通信接收机定时精度要求高、结构复杂等问题,提出了一种基于边沿/门限检测(Edge/Threshold Detection)的非相干IR-UWB接收方法.该接收方法利用了IR系统脉冲波形占空比低的特点,将窄脉冲展宽为宽脉冲,降低了定时要求,实现结构较简单.对该接收方法进行了理论分析,给出了加性高斯白噪声(AWGN)信道环境下、OOK调制的误码特性及仿真结果.结果表明接收方法性能主要取决于接收采样时钟频率,当采样时钟频率较高时,该接收方法性能与有20ps定时抖动的相干接收性能可比拟.     

基于自适应算法的液面检测系统

介绍一种应用于全自动生化分析仪上的液面检测系统。该系统采用双层针—平板电容器作为液面检测探头,其产生的检测信号经滞回电压比较器形成方波,产生的方波作为单片机计数器的脉冲源,系统使用LPC916为主控芯片。在程序中,通过把相同时间内脉冲个数的差值与基准值进行比较,来判断探头是否接触到液面。在硬件上采用了电容匹配,在软件上采取了自适应算法来共同消除外界干扰信号对测量结果的影响。本系统已经应用于全自动生化分析仪上,经过实验,检测结果准确,从而证明了该检测系统的实用性和稳定性。     

航空电缆故障检测设备的ADC增频方法

航空电缆用于连接电源设备和其他系统设备,以传输电能和信号,其性能直接影响飞机的运行安全,因此必须对航空电缆的故障进行严格的检测和排除.时域反射技术(Time Domain Reflectometry,TDR)是目前最为成熟的电缆故障检测方法,该技术根据反射脉冲与发射脉冲的时间间隔和相位关系来判断故障位置和类型.基于TDR技术的电缆故障检测设备通常使用ADC(Analog-to-Digital Converter)模块对检测信号进行采样,采样频率在很大程度上决定了故障检测精度.目前主要通过使用高精度的ADC采样模块或构建延时线来获得更高的采样精度,但是存在增加系统成本和复杂度的问题.针对上述问题,设计了一种ADC等效采样法,该方法通过对参考时钟延时得到延时时钟,依次以各延时时钟作为采样时钟对检测脉冲进行采样,采样结束后,依照采样顺序对采样数据进行排序并重构检测波形,从而在使用频率较低的ADC采样模块的情况下,获得更高的采样精度,极大地提高了基于TDR技术的电缆故障检测方法的精度.     

同轴电缆形变TDR监测技术的研究与实现

针对时间域反射测试技术在地质灾害防治、山体滑坡预警,以及土壤水含量分析等诸多领域的应用,使用TDR技术构建的同轴电缆形变监测算法,设计了TDR检测系统硬件电路;运用等效采样算法,实现了高速回波信号的等效采样与重构;通过向同轴电缆施加窄脉冲激励信号,依据回波信号模式分析完成了同轴电缆形变的有效监测;实验室中的大量实验数据表明,将TDR技术应用于同轴电缆形变监测原理正确,文中设计的方案可行.     

Use of two-stage least-squares algorithms for identification of continuous systems with time delay based on pulse responses

This paper presents the so-called two-stage least-squares algorithms to deal with practical identification difficulties often encountered in field testing, such as unsteady initial states, unknown load disturbances, and noise-corrupted measurement. For step and ramp responses, a general linear regression equation is derived from multiple integration of the differential system equation. Four types of pulse inputs are then considered, each of which has its specific advantage in applications and can be represented as a combination of step or ramp inputs. Based on any of these pulse responses, the algorithms are able to overcome those difficulties and yield accurate parameter estimates in a sequential manner. The resulting identification scheme provides a convenient way to give the delay estimate along with system parameters and is robust with respect to noise and model structure mismatch.     

Optimal edge detectors for ramp edges

It is argued that the best way to model an edge is by assuming all ideal mathematical function passed through a low-pass filter and and immersed in noise. Using techniques similar to those developed by J. Canny (1983, 1986) and L.A. Spacek (1986), optimal filters are derived for ramp edges of various slopes. The optimal nonrecursive filter for ideal step edges is then derived as a limiting case of the filters for ramp edges. Because there are no step edges in images, edge detection is improved when the ramp filter is used instead of the filters developed for step edges. For practical purposes, some convolution masks are given which can be used directly for edge detection without the need to go into the details of the subject     

65 nm CMOS可集成ps级窄脉冲驱动器

光电集成工艺和高速光脉冲队列技术的发展使得新型光互连技术——光SerDes收发器得以提出。相比现有光互连技术,光SerDes技术具有更高速率、更低功耗和更高集成度的优点。但其对于驱动光开关产生长周期窄脉冲光信号的驱动电路的性能、工艺及集成度有了更高要求。提出了一种应用于光SerDes收发器的65nm CMOS工艺下的集成ps级窄脉冲驱动器。该驱动器可产生脉宽精确可调的长周期窄脉冲,可获得窄至13ps的脉冲输出,其工作电压范围宽达1.4~2.0V,时钟频率范围可由数KHz宽至25GHz。     

基于时域脉冲回波的通信线缆断点测试系统的设计与实现

介绍一种基于时域脉冲回波(TDR)原理的通信线缆断点测试系统。该系统设计以AT89C52单片机为控制核心,以FPGA为测试主体发射接收脉冲,采集脉冲往返线缆时间,实现通信线缆断点位置的测量。该系统结构简单、操作简便、测距精度较高、应用效果良好。     

基于CPLD的多波形发生器的设计

本系统以单片机和CPLD为核心,辅以必要的模拟电路,设计了基于DDFS技术的多波形发生器,可输出三角波,方波,上下斜波、脉宽调制等各种波形,并采用六位数码管精确显示频率值.同时引入高速运放及扩流电路进一步提高了输出波形稳定性及系统的带负载能力.波形仿真及现场波形输出测试结果表明,系统精度高、稳定性好、功能强大,具有较高...     

Optimal ramp edge detection using expansion matching

In practical images, ideal step edges are actually transformed into ramp edges, due to the general low pass filtering nature of imaging systems. This paper discusses the application of the expansion matching (EXM) method for optimal ramp edge detection. EXM optimizes a novel matching criterion called discriminative signal-to-noise ratio (DSNR) and has been shown to robustly recognize templates under conditions of noise, severe occlusion, and superposition. We show that our ramp edge detector performs better than the ramp detector obtained from Canny's criteria in terms of DSNR and is relatively easier to derive for various noise levels and slopes     

步进电动机原理及其驱动电路研究

步进电机是一种纯粹的数字控制电动机,又称为阶跃电机或脉冲电机。是一种受电脉冲信号控制的无刷式直流电动机,也可以看作是在一定频率范围内转速与控制脉冲频率同步的同步电动机。它能将输入电脉冲信号转换成机械的运动量加以输出。每一个主令脉冲都可以使步进电机的转轴前进一个步距角,并依靠它特有的定位转矩将转轴准确地锁定在空间位置上,在实际工程中有着广泛的应用,文章主要探讨了步进电动机原理及其驱动电路的特点。     

基于TDC的激光测距传感器飞行时间测量研究

激光测距传感器是通过测量传感器与目标之间激光脉冲往返飞行时间来获取待测距离值的,因此激光飞行时间的测量精度是衡量传感器性能的根本指标.采用一种专用的时间数字转换芯片TDC-GP2设计了高精度时间间隔测量模块,介绍了TDC-GP2的测时原理,给出了软硬件的实现方法.实验结果表明:该模块测量频率快,单脉冲测量精度可达100...