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。     

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。     

探地雷达目标检测中的离散余弦变换方法

提出了一种以一维离散余弦变换分量作为特征量的探地雷达目标粗略检测方法.首先对探地雷达A-scan信号进行离散余弦变换,而后根据目标与背景处A-scan离散余弦变换最小分量差异较大的特点,引入离散余弦变换最小分量平方作为检测特征量,最后选取特定的阈值进行目标位置的判断,实现目标的粗略检测.实验结果表明,离散余弦变换最小分量作为检测特征量检测定位比较准确,虽然计算时间比能量法长,但精度比能量法高,可以用于目标的粗略检测.     

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。     

浅地层探地雷达目标探测和定位新方法

提出基于模板匹配的探地雷达目标自动探测与定位新方法，和图像分割方法相结合以减少模板匹配的计算量。将雷达图像分割成可能存在目标的区域和背景数据区域，对可能存在目标的区域进行模板匹配计算。模板根据待匹配点的深度生成。如果探测到金属目标则对模板倒相，实现金属目标的准确定位。所提方法包括图像分割、模板生成、匹配算法、金属目标识别和模板倒相算法。对实测数据处理的结果表明，所提方法探测和定位准确、鲁棒性好。     

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.     

二次采样随机共振的工程应用研究

研究了小参数随机共振(SR)理论的克莱默斯(Kramers)逃逸速率和罗伦兹(Lorentzian)分布的噪声频谱特性，得出了只有在噪声能量集中的低频区域才能产生随机共振的论点。在此基础上，通过二次采样频率变换思想，成功地将小参数随机共振扩展应用到大参数的随机共振，从而实现了从强噪声中检测出弱信号的目的。大参数随机共振谱特性及其信噪比的进一步定量分析表明，提高采样频率可把弱信号移入噪声能量集中的低频区域，有利于产生可辨识的随机共振谱峰。电机故障的监测与诊断实例证明了该方法在实际应用中的有效性。     

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。     

等效采样与移动拟合结合的超声测厚方法

针对高频超声回波信号需要高频采样频率采集的问题,提出了一种应用常规采样频率采集高频超声回波信号的方法,弥补了满足采样定理需要高频数据采集的局限性。主要是通过设计等效采样方法,把多周期的采样信号重构排序至单周期内,提高等效采样频率。针对超声回波信号关联被测工件厚度的包络特点,应用模拟乘法器降低采样信号衰减的基础上,提出FFT的粗估与移动正弦拟合算法精确提取包络相位信息的超声测厚方法,解决了传统通过峰值点位置特征直接计算工件厚度精度低的缺陷问题。实验对20 mm以内的钢板厚度检测表明：该方法绝对误差小于0.01 mm,重复性测量标准误差小于0.003 mm。     

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.     

An equivalent time temperature mapping system with a 320 x 256 pixels full-frame 100 kHz sampling rate

In this paper we describe a novel temperature mapping system based on a standard infrared camera with 50 Hz frame rate for the measurement of ultrafast temperature transients which, in principle, demand for a much faster acquisition rate. In particular, we base our system on the widely used equivalent time sampling concept which can be adapted to the temperature acquisition system, thanks to a very fast and sensitive camera sensor: an InSb sensor, which allows a reduced integration time of 10 micros, and a custom digital synchronization circuit. The latter has been realized by the usage of a fully programmable digital circuit, which generates all the signals needed for the synchronization of the IR camera, of the experiment, and a personal computer needed for data acquisition and storage. We show, with experiments, how this system is capable of detecting temperature transients with an equivalent bandwidth of 100 kHz full frame, far beyond the capabilities of the fastest available IR cameras.     

基于ARM的等效采样示波表的设计

为了满足实验过程中对一些电参数高精度测量的要求．同时也为了降低整个系统成本和功耗，介绍了一种基于ARM的等效采样示波表系统的总体方案和软硬件设计，示波表选用了ARM控制的A／D转换器ADS1211。整个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，经测量其精度可达10^-6。大大提高了示波表的性价比。     

考虑设备故障维修时间的经济生产批量模型

针对生产过程劣化以及设备随机发生故障的生产系统,研究了生产批量和生产过程检查策略的联合优化问题。描述了生产过程,基于更新理论,建立了含生产过程劣化和设备随机故障的无缺货模型与缺货模型,并求出经济生产批量和最优检查策略,实现了单位时间内总费用期望值最低的目标。算例分析表明,随着设备故障率的增加,经济生产批量增加,相应的检查次数也增多;缺货情况下需要更大的经济生产批量,所需的最优检查次数也更多。     

Navigation-oriented design for in-pipe robot in recursively divided sampling space with rapidly exploring random tree

Gas pipelines are subject to periodic inspection and maintenance for safety and longevity. Many robotic inspection systems have been developed for in-pipe applications, but systematic geometric design methodology that is suitable for in-pipe navigation has not been well studied so far due to difficulties in predicting the capability of maneuvering through the obstacles inside of pipelines such as bend, miter, and T-branch joint. The geometric design of the robot is critical to the performance of such in-pipe robots because the actuation and the measurement are constrained by the shape and the size of the robot. In this paper, we propose a design methodology that finds the maximum value of geometric design parameters of the robot with recursive evaluation of the parameter values in the design parameter space. The role of the design space division is to reduce the search region and to increase the number of parametric samples to near optimal values. As a parameter evaluation method, we adapt Rapidly exploring random tree (RRT) because it is known to be suitable for solving narrow passage problems for high-dimensional systems. Our design method makes it possible to find an optimal parameter set without computing complex cost functions. The design result of the in-pipe robot is 8 % larger than that of a heuristic geometry-based approach in three-parameter design problem.

     

随机需求和提前期环境下的精确库存成本建模

在随机需求和随机提前期环境下,用传统的方法对库存成本进行建模时,得到的结果是不精确甚至是错误的,在需求分布不规则时则很难进行成本的精确建模.为解决这类问题,使用微元法的建模思想,对随机需求和随机提前期环境下的(Q,r)库存成本模型进行了精确的建模,并在建模过程中考虑了需求离散抵达和连续抵达两种情形.针对最常见的需求依泊松流抵达的情形,进行了精确的建模并分析其属性.最后,使用遗传算法进行了仿真分析.     

基于NTN校准的等效采样示波器任意频率栅相位响应重构

研究提出了一种通过测量等效采样示波器幅度响应来获得其相位响应的算法.此方法是基于Kramers-Kronig关系式并配以基于NTN校准的相位响应测量实现的.实例证明:虽然Kramers-Kronig变换计算时的截断造成了相位估计上非常大的误差,但是此误差可以通过少量的正交基函数拟合出来.作为一个实例,本文利用NTN校准...     

抑制震颤机器人抑震试验系统研究

应用所研制的磁流变阻尼器,设计了两个自由度的抑震机器人结构,可对人体上肢肘部屈/伸、前臂旋转运动过程中产生的震颤进行抑制。研制了抑震控制器,能够完成抑震控制算法的运行、震颤信息的转换与处理、控制量的输出以及与上位机通信等工作。设计了模拟人体上肢震颤系统,为抑震试验提供震颤信息。在此基础上进行了抑震试验系统运动控制试验,试验结果显示,所研制的抑震试验系统能够较好的模拟人体的震颤过程。