基于等效采样原理的数字示波器

本作品以单片机和FPGA为控制核心,实现了基于等效采样技术的数字示波器。具有实时采样和等效采样方式,其实时采样速率不大于1MSa/s,并采用顺序等效采样的方式使等效采样速率达到200MSa/s。系统输入频率范围为10Hz～10MHz,输入幅值范围为16mV～8V,垂直灵敏度有1V/div、0.1V/div、2mV/div三档,水平灵敏度有20ms/div、2ms/div、1ms/div、40μs/div2、0μs/div、2μs/div、200 ns/div、100 ns/div八档。信号幅度测量误差小于5%,周期测量误差小于5%。采用内部软件触发方式,触发电平可调。具有单次触发,波形存储,自动档,校准信号输出等功能。     

具有自校准能力的随机采样技术的研究

为了提高数字存储示波器的可测信号带宽,常采用随机采样技术来获得更高的等效采样率.讨论了随机采样的实现方法,给出了一种具有自校准能力的实现方法,利用该方法来进行采样,可以在采集数据的同时完成校准,精确计算采样数据在波形中的位置,从而降低采样位置的测量误差.     

随机等效采样算法在数字存储示波器上的实现

由于受Nyquist采样定理的制约,数字示波器的测量信号带宽受到一定的限制。文中介绍了一种基于低速器件的高速数据采集技术——随机等效采样在数字示波器上的实现。给出了随机等效排序算法,提出了一次等效采样结束的判断方法。在开发400MHz高速数字存储示波器上,等效采样率达到10GSPS,时间测量分辨率达到100ps。文中给出了实时采样波形图和等效后的波形图。     

基于FPGA的等效采样存储示波器设计

提出了一种应用于便携式数字存储示波器等效采样的实现方案.详细讲述了FPCA和微处理器LPC2138对高频信号随机等效采样的处理过程,利用一种全新的方法即主要利用FPGA内部逻辑单元完成对触发时刻到与下一采样时刻的时间间隔的测量.给出了FPGA对采样点的处理方法和LPC2138数据的处理及波形还原的软件处理过程.实现一个模拟带宽为1Hz～100MHz的手持式数字存储示波器.     

一种新型随机等效采样的实现方法

随着现代电子技术的发展,测试手段的提高,开发人员对数字存储示波器的采样率提出了更高要求。为了解决高速数据采集成本高的问题,提出了随机等效采样技术,并利用游标卡尺原理实现对触发时刻与下一采样时钟的时间测量,完成了等效采样率为10 G的采集模块的设计。该模块主要由触发时钟产生模块、采样时钟产生模块、等效采样测时模块与数据存储模块组成。该技术具有较高的实用性,并已应用于产品中。     

基于FPGA的手持式数字存储示波器峰值采样技术

为了满足手持式数字示波器在较大时基下检测尖峰信号、消除混叠现象,利用FPGA内部大量逻辑单元完成峰值采样。提出峰值采样的实现方案,对其设计进行了详细描述,该系统在不采用额外硬件的基础上,实现了对采集信号的最大值与最小值进行判断,并存储在一定时间段内的峰值,具有很强的移植性和兼容性。最后给出了实现峰值采样的波形图,效果比较满意。     

基于压缩传感理论的随机等效采样信号的重构

随机等效采样技术通过对周期信号进行多次随机时间间隔取样,以时间间隔为序排列采样数据,形成具有较高等效采样率的波形。然而,由于时间间隔的非均匀性,很难采集到足够的有效信号重构原始波形。为了克服这种信息不足引起的重构误差,提出了一种基于压缩传感理论的随机等效采样信号重构方法,构造了随机等效采样测量矩阵。该方法能够对周期信号以低于信号奈奎斯特频率的采样率进行随机采样,通过最优化问题从有限的采样值中重构原始信号。最后通过实验对该方法的可行性进行了验证。     

基于GPIB的数字存储示波器自动校准系统设计与实现

数字存储示波器是可将被测模拟信号进行模数转换、存储,再以数字或模拟信号方式进行显示的一种示波器,它和模拟示波器都是常用的用于观察信号波形和研究脉冲信号参数的电子测量仪器。无论是数字示波器还是模拟示波器,必须定期校准,从而保证测量的准确性。鉴于国内目前尚无数字存储示波器自动校准系统,本文利用VC 6.0开发环境,设计并实现了一种基于GPIB接口的数字示波器自动校准系统。该系统可快速完成对数字存储示波器的自动化校准,把校准结果存入数据库,用VBA技术自动生成校准证书,并且具有易扩展性,即通过编写一些示波器控制文件就可以支持另一新的数字存储示波器。     

基于CANBUS的高速采样虚拟示波器软件的设计与实现

风电变流器系统非常复杂,要观测的物理量非常多,对监控软件的实时性和稳定性要求较高。该文从实际的工程应用出发,设计了一款适用于风电变流器实时监控的虚拟示波器软件。软件采用VS2010编程,充分利用了MFC的多线程技术和消息机制,为用户提供了友好的人机界面,实现了对风电变流器参数的高速实时采样、实时显示、实时保存等功能,保证了对风电变流器运行状态的实时监控。文中给出了软件的整体构架,详细介绍了软件各个部分的设计与实现,并对软件的运行效果进行了测试,给出了软件的运行效果图。通过测试,虚拟示波器软件波形显示正常,运行稳定,各部分功能满足设计的要求。     

基于相关分析的高速列车构架载荷相位重构方法

针对高速列车构架载荷谱经雨流计数后丢失载荷之间的相互关系,使载荷谱预测关键应力点损伤与实际损伤偏差较大的问题,开展高速列车构架载荷相位重构方法研究。以某型高速列车转向架构架为研究对象,通过线路实测获得载荷时间历程和关键应力点时间历程,分析关键应力测点不同载荷系分量之间的相关性以及应力与载荷分量之间的相关性。在此基础上,结合试验台加载控制方式,建立载荷相关系数和载荷相位的关系,重构因雨流计数丢失的载荷相位信息,使载荷预测损伤更接近实测应力损伤。研究结果表明,构架载荷之间的相互关系保持稳定,是重构构架载荷相位矩阵的基础;重构的载荷相位矩阵使载荷预测应力与实测应力更接近,最大误差由104%降到6%;测试时间基本对相位矩阵无影响,不同线路条件和列车运行速度对相位矩阵有一定的影响,但平均误差均不超过10%。研究工作为分立载荷谱预测损伤提供了思路,并为载荷谱扩展台架试验奠定基础。     

基于Agilent 86100取样示波器的时域网络分析系统

本文根据Nose-to-Nose校准技术的基本原理，提出了利用NTN技术和Agilent86100取样示波器，构建时域网络分析系统的新方法。该方法成功地实现了对标称带宽50GHz的同轴适配器、同轴电缆等器件的测量。通过数字信号处理不仅可以得到这些器件的全部时域特性（冲激响应、阶跃响应、上升时间和过冲等），而且还能得到其全部频域特性（幅频特性、相频特性和带宽等）。扫频源比对实验证明该方法是有效的。     

基于 Kramers-Kronig 变换的油纸绝缘低频 介电谱分析与建模研究

油纸绝缘低频响应对绝缘状态受潮及老化的诊断至关重要。针对目前关于低频响应数据的分析方法较为缺乏、对应的等效电路模型还不完善的问题,利用Kramers-Kronig变换对油纸绝缘频域介电谱中的电导、无穷频率电容和弛豫过程进行分离;引入基于多体理论的Dissado-Hill模型对低频弛豫过程进行拟合,并构建一种新的油纸绝缘低频响应等效电路模型。最后,对不同含水率油纸绝缘样品的低频响应数据进行建模和参数分析。实验结果表明,利用Kramers-Kronig变换能有效的对油纸绝缘的弛豫过程、电导过程以及无穷频率电容进行解耦;不同含水率样品低频响应模型重构谱线相对于测量谱线的拟合优度在0.98以上,验证了模型的准确性;低频弥散极化率幅值χ_(LFD)(0)与微水含量之间存在指数函数关系,其拟合优度高达0.99,可作为油纸绝缘微水含量定量评估的新特征量,为油纸绝缘受潮状态诊断提供新思路。     

非正交FBG柔杆空间形状重构误差分析及标定

为了提高FBG柔杆空间形状感知系统的重构精度,提出了一种利用3根FBG阵列、具有温度补偿特性的非正交FBG柔杆检测方法。在分析传感系统的误差组成、产生原因的基础上,建立仿真模型得到了各组成误差分别对系统空间形状重构精度的影响,得出减小安装角度误差是提升精度的关键。利用待标定参数与标定方向与实际检测方向夹角大小相关的原理,给出了一种修正安装角度误差的标定方法。经过实验证明,该方法使得系统形状重构最大相对误差降为0.25%,为高精度的三维形状感知系统提供了可靠的检测方法。     

非整周期采样信号频率估计的相频匹配方法

为提高非整周期采样信号的频率估计精度,提出一种非整周期采样信号频率估计的相频匹配方法。首先,为抑制信号非整周期采样对自相关的影响,对采样信号进行加窗自相关;其次,根据加窗自相关信号初相位为零的特点生成参考信号,实现参考信号与加窗自相关信号的相位匹配;最后,根据柯西不等式,利用参考信号和加窗自相关信号构造反映参考信号和加窗自相关信号频率匹配程度的误差函数,误差函数最小值对应的频率即为信号频率估计值。计算验证和LFMCW雷达测距实验表明该方法不受信号非整周期采样的影响,有效地提高了非整周期采样信号的频率估计精度,改善了LFMCW雷达的测距精度。     

基于响应面法的中型挖掘机模型参数标定

针对目前机电液一体化模型建立后,模型中参数难以快速准确标定的问题,把响应面思想应用于中型挖掘机这一类机电液一体化模型参数标定。采用键合图理论建立挖掘机动态数学模型,通过响应面法与遗传算法相结合,实现系统仿真模型中未知参数的自动优化与标定。研究结果表明,把响应面法与遗传算法结合起来,对挖掘机仿真模型中未知参数进行自动优化与标定,具有一定可行性,使用优化标定后的参数,模型仿真曲线与实验曲线吻合度更好。研究结果对挖掘机优化设计有指导意义。     

基于MISO滤波器的重构r重平移不变子空间采样研究

本文根据信号在r重平移不变子空间中的逼近表达式,建立起了r重平移不变子空间上的采样与重构模型;利用FIR滤波器、插值器将重构模型转化为离散的多输入单输出(MISO)滤波器,以保证重构模型在数字系统中可实现。最后,以正弦调频信号为例,从信号时频分布的角度验证了MISO滤波器可实现r重平移不变子空间采样的重构。     

Remote calibration system for frequency based on in-place benchmark

According to the deficiencies of remote calibration mode based on material object reference, a new model of a remote calibration system for frequency based on in-place benchmark is introduced, which is made of a calibration subsystem on the spot and a remote management subsystem. The key technology of some key problems for the remote calibration system is particularly discussed, including the time and frequency benchmark receiving module based on global positioning system (GPS), frequency comparison based on a phase method, frequency division based on dual high-frequency phase locked loop (PLL), and remote calibration based on the web. The results show that the system possesses some characteristics, such as high precision, good versatility, and no limitation of time and place.     

基于相关和Hilbert变换的科氏流量计相位差估计方法

科氏流量计相位差估计方法存在计算量较大、计算复杂、实时性和计算精度较差等问题,已不能满足复杂环境高精度流量测量领域的需求。为此,提出一种基于相关和Hilbert变换的科氏流量计相位差估计方法。首先,采用快速傅里叶变换(FFT)对传感器信号进行频率预估计,对信号是否整周期进行判断,对非整周期的信号进行数据延拓处理;然后,对任一路传感器信号进行自相关运算得到一路同频参考信号;对3路同频信号进行Hilbert变换,将3路变换后的信号与变换前信号进行相关运算,再利用三角函数公式即可求出相位差。与原有方法相比,所提方法克服了非整周期采样的影响,实时性、动态性更强,相位差估计精度更高,仿真分析与实测结果均证实了所提方法的有效性和优越性。