一种傅里叶变换光谱仪动镜速度测量系统

介绍了一种基于FPGA的傅里叶变换光谱仪动镜速度测量系统.该系统利用迈克尔逊干涉仪,通过光电转换将干涉条纹转换为干涉脉冲电信号,用干涉脉冲计数的方法测量动镜的运动速度,采用FPGA实现了干涉脉冲的数字滤波、动镜运动方向判别、干涉脉冲计数并利用FPGA片内RAM实现了数据的实时存储,具有实时性好、集成度高的优点.给出了实测的动镜速度曲线.     

基于等效时钟法的干涉仪速度信息获取研究北大核心CSCD

为了提升傅里叶变换光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)的性能,设计了一种基于等效时钟法的高精度速度信息获取系统。激光信号经过干涉仪形成干涉信号,通过放大、滤波、整形,成为数字电路识别的脉冲信号。基于速度信息获取的数学原理,对基于T法测量获取速度信息的方法进行了误差分析,并提出基于等效时钟法的速度信息获取方法。现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)读取脉冲信号后,根据等效时钟法计算光程差速度值。仿真分析与实验结果表明,当He-Ne激光干涉信号频率为9kHz时,基于等效时钟法的速度信息获取误差仅为0.01%,实现了高精度的光程差速度信息获取。对提高干涉仪系统的控制精度和光谱仪的信噪比具有重要意义。     

脉冲多普勒小型数字化中频接收机的设计与实现

针对脉冲多普勒(PD)雷达导引头精密跟踪测量的要求,研究并采用双线插值快速傅里叶变换(FFT)与相位差分鉴频相结合的速度跟踪测量方法和单脉冲角跟踪测量方法。根据数字化中频接收机小型化设计的要求,分别构建以FPGA或DSP为基础的核心子系统,通过对各子系统的有效整合,设计并实现了基于系统功能划分的脉冲多普勒小型数字化中频接收机。测试结果表明,该接收机系统在结构与性能方面均符合设计要求。     

200MSPS数字脉冲压缩模块设计与实现

介绍了基于Xilinx公司FPGA（现场可编程门阵列）实现高速实时数字脉冲压缩处理的设计方法。本数字脉冲压缩模块由3片FPGA级联,分别完成脉冲压缩运算中的FFT（快速傅里叶变换）、复数乘窗和IFFT（快速傅里叶反变换）功能。在Xilinx器件上实现了数字脉冲压缩算法。通过与MATLAB仿真结果比较,该数字脉冲压缩模块很好地实现了32k点的块浮点数字脉冲压缩功能,吞吐率达到200MSPS（百万次采样每秒）。     

步进电机定位控制系统的设计

系统基于51单片机控制,以FPGA芯片来实现驱动,步进电机的脉冲分配作为核心电路加以必要的数字模拟辅助电路,形成一个4相8拍步进电机定位控制系统。该系统完成了步进电机的正确脉冲分配并实现了步进电机的方向调节、速度调节及定位控制等功能,由于单片机控制模块的使用使得FPGA驱动模块对步进电机的定位控制更加方便,对步进电机的速度控制精度很高,并且更加准确。     

基于M/2点FFT的MLT快速算法及其FPGA实现

传统的基于DSP(数字信号处理器)实现的MLT(调制重叠变换)由于DSP的特点在速度上已经不能满足实际系统的要求,而随着FPGA(现场可编程门阵列)技术的发展,使得基于FPGA的MLT高速处理成为可能。基于FPGA的特点,选用了M/2点FFT(快速傅里叶变换)实现MLT快速算法,并对其进行了修正,采用并行处理和流水线技术,完成了此快速算法的FPGA硬件设计。仿真结果表明,设计满足了信号实时处理的要求,大大提高了信号的处理速度。     

基于FPGA的多普勒雷达测速系统设计

为了实现对车辆速度进行高实时性、高精度的测量,设计了一种基于FPGA的多普勒雷达测速系统。系统以Spartan 6系列FPGA作为核心处理器,使用高精度ADC采集微波雷达模块输出的混频信号,将数据通过FPGA进行快速傅里叶变换(FFT)处理并利用Welch算法进行频谱分析,提取出运动车辆的多普勒频移,进而根据多普勒效应计算出被测车辆的运动速度。该设计利用FPGA在并行处理方面的速度优势对算法进行了优化,有效地降低了系统延时、提高了系统的处理速度和实时性。仿真和实验结果表明：系统工作稳定,具有较高的实时性,测量精度小于1km/h。     

基于小波变换的变压器保护装置的研究

简述了变鹾器保护的重要性,分析了电力变压器励磁涌流产生的原因,提出了基于小波变换的变压器保护方燕,并简单介绍了基于FPGA的小波变换IP核的实现方法。使用FPGA实现小波变换,可以据高变压器保护的实时处理速度和精度。该设计能大大提高变压器保护的精确性、灵敏性和可靠性。     

基于FPGA的快速9/7整形离散小波变换系统设计

CCSDS图像数据压缩标准中采用9/7整形离散小波变换为核心算法,该算法结构简单,易于硬件设计实现。文中基于FPGA设计实现了9/7整数离散小波变换系统,设计中使用内部RAM存储方式,减小了对存储器的需求量,同时采用基于行的列变换方式,行、列变换同时进行,提高了运行速度,仿真和综合结果显示该设计需要的硬件资源少,运行速度快。     

数字下变频与脉冲压缩系统的设计与实现

数字下变频与脉冲压缩一直是雷达信号处理中的关键技术之一。应用现场可编程门阵列(FPGA)的IP核技术,研究了一种基于FPGA的数字下变频与脉冲压缩系统的实时实现方法。首先提出了系统的整体结构,然后介绍了数字下变频模块、脉冲压缩模块及接口模块的设计方法。在单片FPGA上实现了对实际采集的中频Chirp信号进行8K点或2K点可变点数的数字下变频与脉冲压缩处理,通过与Matlab软件计算结果的对比,验证了FPGA实时计算的正确性。最后分析了系统的可实现性与实时性。     

Unambiguous measurement of volume flow using ultrasound

A new modality for transcutaneous measurement of blood flow is described. Two ultrasonic pulsed Doppler techniques (Doppler imaging and average Doppler shift detection) are combined to measure net flow across an arbitrary sample plane. This estimate of volume flow is independent of lumen shape, orientation, and velocity profile.     

In vivo hemodynamic evaluation based on transverse Dopplermeasurements of blood velocities and vessel diameter

We have developed a method for simultaneously measuring the blood flow velocity distributions along a line perpendicular to the vessel wall and the instantaneous diameter of the common carotid artery. Thus, the wall shear rates and shear rate distribution across the arterial lumen could be computed accurately. In this method, transverse Doppler technique is combined with ultrasonic A echo-mode, using only one single crystal transducer. In order to satisfy the requirements of high spatial and velocity resolutions, especially extending to a very low velocity range in the case of low signal-to-noise ratio, a combination scheme of 10-MHz operating frequency, sample volume tracking, 12-bit A/D, 512-point fast Fourier transform with 5-kHz sample rate, spectrum average, variable threshold for bandwidth estimation, smoothing of velocity curves, and hardware was carefully designed. The velocity distribution measurements based on transverse Doppler spectrums were also validated under the steady flow conditions using a flow loop system. Results from this study show this ultrasonic system to be capable of measuring the shear rates at wall accurately and shear rate distributions across the common carotid arterial lumen.     

Analysis of pulsed wave Doppler ultrasound spectra obtained from amodel intracoronary catheter

Abnormal arterial blood flow patterns have been implicated in the evolution of various vascular disease processes. Intravascular ultrasound techniques using the pulsed wave Doppler catheter offer the opportunity to characterize these abnormal flow patterns. The authors have developed a mathematical model that predicts the first two moments of the Doppler spectrum obtained using a Doppler catheter based on the distribution of ultrasonic beam power and velocity profile of fluid flow with an arbitrary distribution of flow disturbances. A scaled-up, in vitro experimental arterial system was used to confirm the validity of the model. Comparison of the predicted first two moments of the Doppler spectrum to the experimental values in this system demonstrated that the distribution of beam power significantly affects the magnitude of the first two moments. Additionally, both velocity gradient and velocity fluctuation broadening effects play prominent roles in determining the magnitude of the second moment. These phenomena must therefore be considered when evaluating in vivo Doppler spectra used for the characterization of abnormal flow patterns     

基于Nios Ⅱ的超声电机驱动控制电路

针对直线超声电机的特点,设计了一种以FPGA为核心、基于SOPC技术和NiosⅡ软核处理器的新型超声电机驱动控制器,以控制直线型超声电机的速度和位移。该驱动控制器把CPU、DDS模块以及光栅反馈计数模块都集成在一片FPGA中,具有电子元件使用少,功耗低,易修改、易升级等特点,为超声电机的各种运动平台提供了一个良好的闭环控制系统。     

基于伪随机序列自相关性的新型超声波测距系统

针对传统超声波传感器存在受环境因素影响大、抗干扰能力差等缺陷,提出了一种新型超声波测距系统的设计方法.该超声波测距系统基于伪随机序列自相关性原理,采用模块化设计,可准确地测量出超声波的传播速度和渡越时间,进而计算出障碍物的距离.采用低功耗,高性能的TMS320VC5509A DSP作为信息处理器,采用基于快速傅里叶变换(FFT)的相关判别算法,有效地提高了实时性.改进了超声波接收电路,采用高速绝对值电路代替传统的检波电路,可高效地从接收到的超声波信号中解调出伪随机序列.根据所设计的超声波测距系统的工作原理,提出了适用于该系统的误差校正方法.在干扰存在的情况下,进行了性能测试实验,实验结果表明,该超声波测距系统的测距误差在1.8%以内,具有良好的抗干扰性.     

无分裂结构的二维小波变换图片处理芯片设计与验证

5/3小波变换硬件实现常用结构是先完成分裂,再依照分裂后的数据完成预测部分和更新部分的变换,这需要复杂的控制结构。在此采用JPEG2000推荐的5/3小波变换公式,在基于行的列变换基础上提出了一种全新的无数据分裂的结构。该结构放弃地址寻址的数据读取模式,采用读取一维数据流节点的输入方式,从对应的寄存器中读取在多个寄存器中依次流动的数据,省略了数据输入的地址控制模块。由于减少了数据分裂步骤,并且无需控制预测及更新步骤的交替进行,因此简化了小波变换控制系统的结构。在此运用软硬件协同的验证方法,利用计算机软件和FPGA结合,完成图片从计算机端输入,在FPGA中完成小波变换,并输出到计算机显示器上显示的步骤。     

基于视频的投弃式温深仪速度测量技术研究

投弃式温深仪(XBT)的下降速率公式对XBT所测量的海水温度剖面有很大影响,通过分析视频测量系统所拍摄的XBT探头下落过程中的序列图像可计算其下落过程中的位姿参数并改进其下降速率公式.为测量XBT探头的下落速度,提出了一种基于积分投影和Radon变换的速度测量新方法.该方法无需复杂的图像处理算法及测量数据后处理算法,只需计算各帧图像的水平积分投影合成时间堆栈图像,根据时间堆栈图像的物理意义来确定目标运动轨迹的时空关系.通过对时间堆栈图像做Radon变换处理检测直线边缘特征,计算出目标的运动速度.实验表明,该方法简单、可靠,在图像质量较差的情况下仍能有效地计算出目标的运动速度.     

基于FPGA的视频转换系统的实现

文章分析了视频转换中的关键技术：视频扫描转换和视频图象处理的基本原理，并给出了一种实际的实现方案，构建了以FPGA为控制核心的视频转换硬件系统。利用FPGA对整个系统进行编程配置，灵活地对系统进行控制，实现从非标准视频制式到标准视频制式以及标准制式之间的相互转换。     

Roller Profile Online Measurement Based on Ultrasonic Circulation Pulse-echo Technology

In order to meet the high precision requirement of wide steel strip in industry field, a novel online measurement of roller profile based on sonic circulation and pulse-echo technology was introduced. All kinds of the factors influencing the accuracy of roller profile online measurement were analyzed in detail and error compensation analysis of system was accordingly presented. In order to reduce count error, field program gate array（FPGA） was introduced and a highprecision data acquisition system was designed based on digital phase shift technology. Experiments indicate that the standard deviation of measure data was 7.27 μm, which showed the feasibility and validity of the proposed method, and realized the roll profile measurement with high precision.     

基于PCI的视频信号发生器的实现方法

提出了一种基于PCI总线的视频图像数据发送系统的设计和实现方法.主要介绍系统的硬件实现方法和软件的实现流程.该系统利用PLX9054作为PCI的接口芯片,用FPGA实现9054PCI 接口芯片与发送系统总线之间的控制,D/A转换芯片完成同步信号和视频图像数据的组合,并转换成模拟视频信号,作为发送系统的输出.该系统为图像跟踪与识别系统提供一个定量的性能测试设备.