基于MSP430的锁相环控制系统设计

给出了一种基于MSP430单片机,通过按键控制对高频信号进行数据采集和液晶显示,实现采集显示的系统。该系统以MSP430单片机为核心,由自动控制模块、待测信号锁相环路模块、按键控制模块、信号采集及数据显示模块几部分组成。从实验结果来看,该系统能够控制产生稳定的高频信号、完成从950 MHz~2.15 GHz频率的扫频、信号自动采集以及显示屏上对数据的实时显示,具有很好的市场应用前景,也具有很高的兼容性。该测试系统搭建简单方便、具有精度高、性能稳定、价格低廉等特点。     

高压电缆接地电流在线监测系统的设计与研究

高压电缆外护套绝缘状态差、接地不良、接地方式不正确等因素引起接地电流异常, 造成电缆局部发热、 绝缘老化加速、绝缘击穿等故障,实施接地电流在线监测可在故障前及时发现电缆缺陷. 为此, 设计了一种基于 AT３２F４３５的电缆接地电流在线监测系统,该系统由电流信号采集模块采集接地电流信号,通过ATT７０５３B芯片进行 模数转换,再由AT３２F４３５芯片读取ATT７０５３B芯片内信号数据,并对信号数据进行处理后,利用以太网模块传到 上位机,对信号数据进行显示及存储处理.该系统对电缆运行状态进行实时监测,准确发现电缆故障,对提高输电可 靠性具有重要意义.     

电力变压器振动在线监测系统的开发与应用

设计了电力变压器在线振动监测系统。该系统包含传感器模块、实时处理器模块和上位机模块。传感器模块采集电力变压器的振动信号、电压和负载电流,再传输给实时处理器模块进行预处理,实时处理器模块将处理后的数据传输给上位机模块进行显示、存储和分析。虚拟仪器(VI)被用于模块间的通信,模糊综合评价方法被引入到振动信号分析中。对于各模块的硬件参数进行了选择。基于IEC61850,将系统的各功能建模为若干逻辑节点,实现对系统的IED信息建模。现场运行显示了所设计系统的实用性。     

并行采集系统触发晃动实时校正技术研究

在并行实时采集系统,大量的采用了并行时间交替采样和数据分相存储技术,但采样数据的并行存储将引起触发抖动问题,严重降低了整个系统的性能。在分析触发抖动原因的基础上,提出了采用时间内插计数法,通过实时放大并测量触发信号和并行采样时钟的时间间隔,对触发晃动进行校正,从而达到降低触发抖动,提高波形显示稳定性的目的,并结合工程应用,在采用8路拼合的2GSPS实时采样数字存储示波器中实现了对触发晃动的校正,最后给出了该功能的性能测试结果。     

基于金属化膜法的输电线路电晕损耗在线监测系统研究

在提出的基于金属化膜的输电线路电晕损耗监测方法基础上,研制了一套在线监测系统,它包括主机、导线电压采集模块和电晕电流采集模块3部分。电晕电流采集模块放置在高压输电线上,采集各分裂导线的电晕电流转化的电压信号,该信号由并联在薄膜金属镀层和分裂导线之间的采样电阻得到。电压采集模块放置在变电站内,采集输电导线的电压。2个模块的采集由GPS的秒脉冲上升沿触发同步,且均通过GPRS无线传输方式将数据传输至移动通讯网的公共端口。远端上位主机通过有线网络访问该公共端口,将其存储的电压、各分裂导线的电晕电流数据按照瞬时功率算法计算出单位长度各分裂导线的电晕损耗,以及折算线路电晕损耗。实验表明,该系统能准确测量输电线路电晕损耗。基于金属化膜的输电线路电晕损耗监测技术的研究,为后续对超特高压输电线路进行不同气候和环境条件下的电晕及其效应展开研究奠定了基础。     

基于FPGA的便携式DSO硬件电路的设计与实现

提出了一种基于SOPC技术的便携式数字示波器的实现方案,设计以FPGA为系统的运算及控制核心,以高速ADC器件为信号采集模块,TFT彩屏液晶为显示器件的便携数字存储示波器。系统可实现信号波形显示、频率测量、峰峰值测量、均方根值测量及FFT功能。实际测试结果表明,系统工作稳定,显示效果良好。     

基于C8051F020的高精度电感传感器信号采集模块

针对目前采用多片可编程计数器/定时器8253实现多路高精度电感传感器频率信号采集,易出现丢数问题,提出一种基于C8051F020单片机的多路电感传感器信号采集方案.利用单片机内部计数器和可编程计数器阵列(PCA)为传感器配置独立的采集通道,实现传感器信号的同时采集,从而保证数据传输的可靠性.模块以单片机作为核心控制芯片,结合相应软件实现信号采集、数据处理、数据传输、标定存储及显示等功能.该模块已在梯形活塞环基圆高测量仪中得到应用.实验表明该模块采集精度高,稳定性好,扩展性好,满足实际需求.     

基于光纤传输的气体绝缘开关设备局部放电超声波检测系统

为了检测和分析气体绝缘开关(GIS)设备的绝缘状态,结合光纤传输技术、数字信号处理技术、超声波检测技术,设计了1套基于光纤传输和Lab VIEW虚拟仪器的GIS局部放电超声波检测系统。系统由超声波传感器、远端高速采集模块、本地模块和上位机软件系统组成,应用光纤传输技术实现GIS局部放电信号的高速可靠采集。在准确提取局放信号的基础上,使用图形化编程语言Lab VIEW开发了上位机软件系统,上、下位机之间的通信通过用户数据报协议(UDP)实现。系统可实时采集和存储GIS局部放电超声波信号,并可对局部放电信号的时域、频域分布等信息进行分析,定位故障位置。采用该系统在多个变电站进行了实测,结果表明该系统可以有效地检测GIS局部放电。     

基于PDA的心电无线远程监护系统

为了使患者能够不受时间、地点的限制,随时接受实时远程心电服务,本文研制了基于PDA的心电无线远程监护系统.由多个便携监护终端与医院监护中心组成的心电远程监护系统可以实现远程会诊和远程监护.移动监护终端由心电采集模块和PDA组成,心电采集模块负责心电的采集、滤波及A/D变换,PDA负责心电波形的显示、心电数据的存储和心电信号的无线远程传输.通过对该系统的功能测试表明,该系统较好的满足了预定要求.     

风电机组振动监测与故障预测系统

为了保障风电机组的安全运行,研发了风电机组振动在线监测与故障预测管理系统。其主要包含振动信号采集模块、风电场监控中心以及远程监控诊断中心3部分。振动信号采集模块完成振动信号的采集,并通过光纤交换机将信号传输到风电场监控中心;风电场监控中心主要用于显示、存储及分析振动信号特征,给出风电机组运行状况;远程监控中心通过与风电场建立联系,实现风电机组的远程监控,为实现无人值守风电场奠定基础。该系统利用振动信号时域和频域分析方法得到振动信号特征,进而确定风电机组的运行状态,并利用随机子空间方法对风电机组的故障进行预测。通过振动信号仿真分析,以及风电场实际应用分析,验证了所研发系统的有效性。     

8通道数字信号时序分析实验装置设计

为了丰富数字逻辑设计实验教学内容,拓展数字电路实验测试设备功能,基于FPGA设计8通道数字信号时序分析装置。该装置自带8路标准测试信号,通过2个按键实现8位触发字的设置,当8路输入信号符合触发条件时,使能片上RAM存储模块实现对8路数字信号的存储。存储器满时使能DA转换,通过生成两路模拟信号送入数字示波器X、Y通道,利用示波器的X-Y显示模式实现8路数字逻辑信号的显示;具备手动光标测试功能,能够通过LED显示光标所对应的8路逻辑信号。该装置解决了数字电路实验过程中依靠示波器无法同时观测多路逻辑信号的问题,同时能够作为一个工程实践案例引导学生基于FPGA进行数字系统设计。     

塔机信号采集与存储系统的设计与实现

设计了塔机安全监控管理系统的信号采集和数据存储系统。信号采集子系统将起吊重量、起升高度、塔机变幅、回转角度、风速、电机电压、电机电流、电机温度等传感器采样到的模拟信号,经过阻抗变换、低通滤波等处理后传送至处理器的A/D转换模块,实时地将模拟信号转化为数字信号。处理得到的数字信号经过核心处理器的运算等处理后,直接送至数据存储模块。数据存储子系统通过文件管理芯片与处理器建立USB主-从机的工作方式,将数据存储至U盘中,为分析塔机工作状态提供依据。     

超导储能用级联型大功率换流器控制系统设计

在超导储能系统中换流器与电网相连,使超导储能磁体能够通过换流器与电网进行能量交换,从而实现电网谐波抑制、有功无功补偿等功能.根据超导储能用换流器的特点,结合目前大功率电力电子器件以及电路拓扑的发展趋势,设计了一种结构灵活的换流器控制系统.该控制系统采用数字信号处理器(DSP)与复杂可编程逻辑器件(CPLD)相结合的分离模块式构架设计,在功能上实现了控制系统的算法部分与控制信号产生部分分离、系统的模拟部分与数字部分分离,从而大大提高了控制系统的电气稳定性及系统灵活性.该控制系统还可适用于多种大功率换流设备,因而具有较强的拓展性及通用性.     

多通道高速相参同步数据采集与存储系统设计

在某些电子测量测试应用场合里,要求对模拟信号进行相参数据采集,采集系统使用的采样时钟、数字下变频时钟和触发信号均由某个高稳时钟源通过分频和倍频得到,这样可以保证采集到的信号严格保持原始信号的相参性.目前广泛应用的美国国家仪器（National Instrument,NI）高速数字采集系统没有采样时钟和数字下变频时钟采用同一个外时钟源的模块,需要在现有模块的基础上进行二次开发.针对这个需求,采用目前市场上常见的NI模块,构建了采用外时钟的多通道高速相参同步数据采集与存储系统.对系统时钟变换、数字正交下变频和高速流盘等系统设计的几个关键技术,进行了详细分析并给出设计方案.     

侵彻弹弹体应变存储测试系统设计

针对侵彻弹在侵彻过程中弹体结构的变形导致弹内炸药几何特性变化引起爆燃爆轰的问题,为获得该过程中的弹体应力应变状态,设计了一种侵彻弹弹体应变存储测试系统。该系统基于FPGA+STM32双控制器,实现多路应变信号调理采集、数据存储和通信等功能。系统采用应变信号作为内触发信号,采用数字电位计实现应变电桥自动平衡调节,以减小温度变化、应变片粘贴变形等因素导致的应变信号偏置;采用单片机程控电源设计定时启动采集系统以减少待机功耗。模拟实验结果表明,该系统能够完成对8路应变信号的采样及数据存储工作,对侵彻过程中弹体应力应变测试有着一定的工程意义。     

基于FPGA的VGA显示简易数字示波器设计

为了实现数字示波器的便携化和模块化,基于FPGA设计了1款VGA显示的简易数字示波器.利用FPGA芯片将控制单元和存储单元融合代替了传统的单片机控制单元,减小了系统的复杂程度,提高了示波器的性能.同时,根据具体指标和软件性能选用了合适的ADC等芯片对信号前级调理做了优化,利用程控放大电路实现了对信号的增益控制.显示部分则选用了VGA显示器,用VGA标准接口连接FPGA,提高了整个系统的模块化程度,使整个系统的成本降低,维护性提高.经过相关实验检测,系统工作稳定,输入信号动态范围大,显示清晰,达到了设计要求.     

舰艇舱室内爆炸超压检测系统设计及其动态验证

为了在有限的舰艇舱室空间内实现对爆炸冲击波超压的有效检测,设计了一种体积小、功耗低、响应快的集成模块化自适应存储式舰艇舱室内爆炸超压检测系统。概述了系统的基本组成,给出了超压检测系统的硬件组成,主要包含了电源硬件模块、信号调理模块、存储模块以及触发模块等部分。设计了一个内径为0.8 m,长0.8 m,壁厚12 mm的舰艇舱室模拟装置,并在5 g及6.8 gTNT柱形装药下进行了内爆炸动态验证试验,分别测得4个不同位置处的超压数据信号,基于内爆炸分析理论,证实了超压数据的合理性,同时也验证了本文设计的超压检测系统的有效性。该系统为深入研究舰艇舱室内爆炸冲击波流场的变化、荷载分布及舰艇机电设备的防护提供了技术支撑。     

逻辑分析仪的设计与实现

设计了一款简易逻辑分析仪.采用数字信号采集以及数字示波器存储显示原理,以ARM芯片S3C44B0X与FPGA芯片EPC2Q208C6组成系统核心.该设计由数字信号发生器、数据采集、触发控制、数据存储、显示等模块构成.该设计具有多级采样时钟和32路采样通道,具有测试速率高、多输入通道、触发方式多等优点.采用VHDL编程,在QuartusⅡ下进行编译、综合、仿真,然后下载到FPGA器件上成功实现了逻辑分析的常规功能,验证了该设计的正确性.     

PLC智能化电力设备故障诊断系统

设计了基于PLC的智能化电力设备故障民系统，结构上可分为信息模块，输入模块，处理模块，控制模块和输出模块，控制模块是故障民系统的核心，它根据控制指令，利用专家知识，完成从特征到故障原因的识别工作，PLC的开关量输入模块作为开关量故障信号的输入装置，模拟量输入模块可用作模拟量故障信号的输入装置，这两种模块都有方便地实现对设备的在线监测。     

基于FPGA的便携式逻辑分析仪设计

以设计的便携式逻辑分析仪是以FPGA芯片作为数据处理和系统控制核心,使用FPGA片内双口RAM进行数据存储、有限状态机实现触发控制和显示驱动,再用LCD12864液晶模块完成终端的输出图形显示.在DE0-Nano FPGA (Altera Cyclone Ⅳ)开发板上的测试结果表明,所设计的低成本便携式逻辑分析仪可以实现8通道逻辑组合触发或4级序列触发的工作模式,也具有8级采样率预置调节和被测信号频率直接读出的功能.