ZYNQ主控芯片的高速数据采集系统设计

传统的数据采集系统一般在FPGA平台或ARM平台进行研发.对于系统的两大研发重点:时序驱动设计以及传输控制设计,采用单一平台的方案均存在不足.为此,本文提出了 一种灵活的开发思路,联合FPGA与ARM的固有优势,采用ZYNQ作为主控芯片.ZYNQ的PL(FPGA)部分完成A/D驱动开发,ZYNQ的PS(ARM)部分搭载Linux操作系统完成数据的存储转发功能设计.实验证明,这种方法能够显著降低系统的开发复杂度,同时提升工作的稳定性.     

基于CDAE-LMSAF的水下目标辐射信号增强

针对远距离目标(如潜艇、鱼雷等)被动定位时存在海洋环境噪声、舰艇自身噪声等影响,从而导致定位精度降低的问题,本文提出了一种基于卷积去噪自编码器和自适应最小均方误差滤波(CDAE-LMSAF)的增强方法,通过提取水下目标辐射信号和含噪信号的时频谱图特征,作为卷积去噪自编码的输入进行训练和建模,再利用自适应滤波器对神经网络增强后的音频进行优化,实现对水下目标辐射信号的增强。仿真实验结果表明,在信噪比为-5 dB时,本文方法的信噪比为17.51 dB,相比于多窗谱谱减法的1.23 dB,卷积去噪自编码器的7.21 dB,自适应最小均方误差滤波的4.12 dB,本文方法具有更高的信噪比增益。     

基于微波层析成像的活立木内部缺陷检测

活立木中的腐烂和空洞通常是造成树木倒塌的重要原因,通过检测活立木内部结构来判断木材内部的缺陷。针对此现状,提出基于微波层析成像的活立木内部缺陷检测方法。首先搭建由16个天线组成的微波层析成像系统,在1 GHz的频率下模拟健康木材和两种不同缺陷的木材模型,通过有限元分析软件模拟活立木内部的电场特性,得到用于图像重建的散射场,采用线性反投影图像重建算法重建木材内部的介电常数分布图。然后使用平均结构相似性指数分析重建图像。最后对不同的树干模型和重建图像进行定性和定量分析。仿真结果表明,微波层析成像技术可以利用重建介电常数分布图的可视化效果直接识别缺陷的位置和大小等。     

便携式多管火箭弹发射控制系统的设计

针对靶场火箭弹发射实验受环境影响较大,数据有偏差等问题,详细介绍了一种以单片机MSP430F149为核心的便携式多管火箭弹发射控制系统的设计方案,通过硬件电路设计和软件模拟仿真,并经过实际运用,实验结果表明,该系统稳定、可靠,达到了预期目标,保证了火箭弹的安全发射。     

基于TDC的MVT高速采集方法研究

针对目前ADC采样存在的集成化、成本和功耗相互制约等问题，实现了一种基于TDC的多通道高速采样方法，精度不受ADC采样位宽限制，只与所用FPGA芯片的硬件参数和软件设计有关，且采样通道数只与可配置的LVDS口的数量和FPGA芯片资源大小相关。与传统ADC采样方法不同，首先，设计采集电路，用已知连续阈值信号作比较器阈值电压，TDC记录信号越过阈值时间获得采样点；其次，探究阈值信号和比较器对采样信号的影响，统计各影响因素的误差并寻找最优解；最后，总结采样规律并分析其适用性。     

基于水声器耦合的低频功率放大器的设计

低频功率放大器作为电子设备的后级放大电路,它的主要作用是将前级的音频信号进行功率放大以推动负载工作,获得良好的声音效果。基于此,设计了水声信号发生系统中的低频功率放大电路,该电路以前级放大芯片NE532、功率放大,TDA2030芯片和直流稳压电源为核心,实现了对小信号的功率放大,经multisim仿真,该电路工作稳定正常,输出波形无失真,在输出功率以及放大增益等方面均满足设计要求。     

分立式激光位移传感器设计

针对制式激光位移传感器不能满足复杂检测环境下几何尺寸检测需求的问题,提出了分立式激光位移传感器的设计方法.此方法可根据检测要求,将激光源与光电探测器分立布置,依据激光三角测距等原理确定系统分立设置的参数,并通过数据采集与标定建模等手段实现激光位移测量的功能.最后通过一设计实例,验证了该方法的可行性.     

基于导波基函数投影变换的单模态超声导波提取方法

由于超声导波的多模态特性和频散特性,实际检测时在同一激发频率下存在多种模态的混合信号,影响导波检测的灵敏度。针对上述存在的问题,在建立导波频散信号的数学模型的基础上,提出一种基于导波基函数投影变换的单模态超声导波提取方法。首先根据频散传递函数建立各模态导波信号的数学模型,将各模态导波信号构建为一组导波模态基,之后,以模态基函数为投影变换核,对接收信号进行投影变换,从而实现多模态混叠信号中单模态导波信号的提取。通过对板中的Lamb波S₀、A₀和A₁混合模态仿真和实际信号处理试验表明,提出的方法无需频散补偿即可实现多模态混叠信号中单模态导波信号的有效提取。     

基于大动态范围放大的无增益调节超声放大电路设计

针对大型复合构件状态动态变化过程和多谱成像检测的需求,提出了一种无增益调节的宽带大动态范围超声放大电路的设计方法,设计了一种带宽为10 kHz～1.25 MHz,增益大于120 dB的无增益调节的超声信号放大电路。该电路采用多级放大器对信号进行分级放大,分割门限控制和信号状态识别与记录,最后通过数据合成实现了超声发射信号、回波信号全信号大动态、宽频带范围超声的放大。仿真实验表明,该电路可满足大型复合构件状态变化中信号的放大和多谱成像检测需求,其电路设计方法也可应用于其他如冲击波测试、声学测量等领域。     

基于最大一致的水下目标协同定位

针对水下运动目标定位时,现有的平均一致无迹Kalman 滤波器仅能实现近似一致而带来定位精度低的问题,提出一种分布式最大一致无迹 Kalman 信息滤波算法。首先,建立目标与传感器模型,构建水下目标协同定位框架;然后,通过等价变换将集中式无迹 Kalman 滤波算法改写为信息滤波形式,降低传感器计算维数;最后,对改写后的信息向量和信息矩阵采用最大一致处理策略,并引入虚拟节点技术来处理节点同值问题。结果表明,所提算法的定位轨迹与目标实际轨迹重合度更高且误差整体水平更小,验证了所提算法的有效性。