正弦信号测试仪的设计

正弦波信号是工程实践中应用最多的电信号之一,对幅值、频率、相位三要素的测量是测量正弦波信号的主要内容,本设计从该三要素出发提出了设计正弦信号测试仪的具体方案;正弦信号的幅值测量模块以高精度峰值检波电路为核心,结合单片机与AD采样技术实现幅值测量功能;频率测量模块采用专用芯片ICM7216D实现频率测量功能;相位测量模块则使用相位检测电路与单片机相结合实现相位测量功能;通过实践证明,该正弦信号测试仪设计切实可行,且具有硬件结构简单、软件设计灵活、适用面广等优点,是一种有较高应用价值的正弦信号测量仪器.     

基于AD9854的超声导波激励电路设计

为解决超声导波激励信号频率单一问题，设计了一种基于直接数字频率合成器（DDS）AD9854的宽频超声导波信号激励电路。在激励电路设计过程中，激励信号是由DDS利用正弦信号的相位与时间线性变化的特性，通过查询芯片内部存储的正弦信号表来实现频率的合成，并快速生成Chirp信号。采用椭圆低通滤波器消除DDS的杂散干扰，采用电压放大电路和功率放大电路进行信号两级放大，实现±25 V、100 kHz~1 MHz的Chirp信号输出。实验结果表明，超声导波激励电路软硬件设计合理，不仅能激励出超声导波检测所需要的宽频Chirp信号，还能明显区分出铝板上有无腐蚀缺陷，适用于激励多种不同中心频率的超声导波传感器。     

基于全相位FFT超声波流量计的相位检测方法研究

针对传统相位差法超声流量计在相位测量中易受外界干扰、准确度低的问题,提出了一种基于全相位快速傅立叶变换算法的超声波流量计相位检测方法。该方法由PLL时钟发生器产生两个频率相近的正弦信号分别用于激励与混频,并通过差频技术将混频后的参考信号与回波目标信号的相位信息从高频处理为低频信号,再由16位ADC对信号同步采样。超声波采样信号通过全相位预处理后进行FFT计算,得到准确的相位结果。同时,对比分析了全相位FFT的抗干扰性和采样频率对相位测量精度的影响,并将设计的电路应用于超声波液体流量测量,最终实验结果表明超声波流量计样机的测量误差优于1%,测量量程比为160：1。     

一种基于序列零初相位调制的新型正弦信号频率测量方法

高准确度的正弦信号频率测量技术有广泛的应用,如应用于系统信号的同步处理,系统的谐波和系统的阻抗测量.但在低频正弦信号频率测量方面,现有的频率测量方法普遍存在准确度不高和抗谐波噪声干扰性不强等问题.文中提出了一种主要由序列零初相位调制等方法构成的新型正弦信号频率测量方法,分析了序列零初相位调制的原理.新方法避开了输入序列任意初相位的影响,同时调制序列携带了数值较大的信号序列全相位差信息,可实现准确度较高的低频正弦信号频率测量,此外新方法还具有较强的抗谐波噪声干扰特性,将新方法具体应用于电力系统正弦频率的测量,显示出明显的优越性.通过数学计算、仿真实验及物理实验结果验证了新型正弦信号频率测量方法的正确性和可靠性.     

高精度磁场式时栅传感器激励信号对测量误差的影响分析及系统设计

为提高磁场式时栅传感器测量精度,本文从理论上推导分析了时栅传感器激励信号源幅值和相位不一致产生的谐波成分对时栅传感器测量精度的影响,提出了一种基于DDS原理并采用完整闭环调节的高性能时栅激励信号源设计方案。以FPGA为微处理器,通过编程分频系统时钟,设置频率、相位控制字对DDS输出的信号频率、相位进行调节,使用增益控制器配合相位累加器实现相位到幅值精确转换。搭建了信号调理电路和信号反馈电路,通过实时对比反馈控制,解决了系统电路阻抗不匹配及干扰导致的激励信号相位不正交性和幅值不一致性的问题。实验结果表明：本文所设计的激励信号源输出信号幅值相对误差只有0.4%,正交性相对误差只有0.05%,并且采用该激励信号源,磁场式时栅传感器测角原始误差从±103.4"降低到了±20.3",有效抑制由于激励信号源幅值不一致和相位不正交带来的谐波误差。经修正后对极内角位移测量误差只有±1.3",整周角位移测量精度达到±2",满足高精度位移测量要求。     

基于FPGA的电磁超声脉冲信号发生器的设计

激励信号源是电磁超声检测系统的核心模块之一,其输出信号决定了电磁超声检测仪检测的质量。按照电磁超声检测系统对激励源的要求,设计了相应的正弦脉冲激励源。该设计系统主要包括FPGA的硬件语言合成脉冲信号、D/A转换、滤波放大、功率放大和阻抗匹配等硬件电路。该系统可输出频率、初始相位、占空比可调的脉冲正弦信号,满足EMAT对激励源的要求。可为设计便携式的电磁超声检测仪提供借鉴。     

基于VFC的超低频振动信号采集系统设计

超低频振动信号参数的检测在工程应用方面前景广阔,针对原有测量系统难以应对复杂的工程环境问题而设计了一种新型的信号采集系统。该系统中的VFC电路的特殊工作原理使得其能解决实际工程应用中产生的高频脉冲干扰问题。该系统经过试验标定,精度达到了0.88%,可以完成对超低频信号的精确测量,具有一定的应用价值。     

数字正弦信号失真度测量仪的设计

针对模拟控制正弦信号失真度测试仪体积大、测试精度低和使用不方便的缺点,设计了数字控制正弦信号失真度测试仪。该系统以单片机和FPGA相结合为控制核心,运用快速傅里叶变换(FFT)为主要分析工具,对信号输入电路进行程控衰减、放大与预滤波处理,实现了量程自动转换和数据采样,并且成功避免了频率混叠现象。最后,系统完成了软硬件电路设计后,经过测试,该系统能够对输入信号进行总功率和谱功率的测量和分析,并能正确地判断未知信号的周期性并测量出周期信号的周期,也能正确测量规定频率范围内正弦信号的失真度,在高校实验室有广泛的应用价值。     

基于VFC的电压信号远程测量和硬件设计

为了解决电压信号远程测量的问题,对电压-频率转换技术进行了研究.电压/频率转换技术是A/D转换技术的一种,电路结构简单、抗干扰能力强且硬件价格低廉.在介绍VFC技术的原理和LM331芯片的基础上,例举了单片集成VFC芯片的电路设计、设计关键、电压远程测试的实现及其工业应用.实验表明VFC转换精度高,在实现电压信号远程测量的同时可以实现被测信号的电隔离.     

神经网络正弦信号发生器

针对正弦信号发生器设计中，直接数字频率合成技术存在相位截断误差的问题，以神经网络为技术基础，以FPGA为硬件核心，提出了一种新型的高频正弦信号发生器设计方案，有效克服了上述问题。阐述了这种方案的工作原理、电路结构以及设计思路和方法。经过设计和仿真测试，系统的主时钟频率可以达到95 MHz且不占用ROM存储空间，输出的正弦信号为2.5 MHz时，输出信号的杂散抑制为80 dB，可见该方案资源占用率低，无相位截断，输出信号杂散小且输出频率较高。     

基于GMR磁传感器的钢丝绳励磁结构设计

为实现钢丝绳无损检测设备对钢丝绳局部缺陷（LF）和截面损失（LMA）的检测,在基于GMR传感器的基础上设计钢丝绳励磁装置。通过高灵敏度GMR传感器的多层排布方式来减小漏磁信号中的干扰。对励磁方式提出永磁励磁法与直流励磁法相结合的复合励磁法,可很好地调整励磁强度,同时分析了励磁装置中各参数对励磁性能的影响,给出信号检测电路,总体设计可满足钢丝绳无损检测设备对LF和LMA的检测要求。     

基于MSP430的微电阻测试仪的设计

传统测量微电阻的方法操作繁琐,且引线电阻和触点电阻对测量结果影响较大.本文设计的基于交流恒流源激励的微电阻测试仪由交流激励源、数字移相电路、信号调理电路以及A/D转换与显示电路等四部分组成.微电阻由交流激励源注入交流信号后通过高阻低噪声运算放大器AD620提取响应信号,再经过锁相放大电路测得其真实的响应电压,锁定后的信号克服了内部噪声和外部电磁干扰的影响,能够实现对微小电阻的准确测量.通过对样机的测试和比对标称值,该测试仪工作稳定,具有较高的测量准确度,方便携带和使用.     

一种DSP励磁控制器移相触发电路的设计

在同步发电机的励磁控制器中,移相触发模块用来触发整流桥中的晶闸管,使其控制角随着发电机端电压的变化而改变,从而达到自动调节励磁的目的,因此移相触发技术是自动励磁调节装置的一项关键技术。在介绍自动励磁控制器原理的基础上,论述一种基于DSP的移相触发电路的各个组成部分的设计和脉冲故障检测技术。这种数字移相触发器移相范围宽,灵敏度高,电路结构简单,安全可靠,可以推广应用于各种同步发电机的励磁控制。     

一种交流激励电容测量电路的性能测试

差动电容传感器已广泛地应用于压力、压差、位移、加速度、振动等非电量的精密测量,参比电容传感器有望用于煤粉浓度测量等领域,而微小电容测量电路是电容传感器应用中的核心和关键技术。微小电容测量的难点在于杂散电容的存在以及电磁干扰,而交流激励电容测量电路可以采用调制解调方式将缓慢变化的电容传感器信号调制在激励源提供的高频载波上,有效抑制同频干扰,工频干扰,运算放大器的失调电压和失调电流,电阻电容等器件的低频噪声干扰。在活塞压力平台上对交流激励电容测量电路进行了性能测试。结果表明,交流激励电容测量电路迟滞误差为0.19%,非线性误差为0.23%,重复性误差为0.29%,可应用于参比电容传感器测量系统。     

一种基于DSP的励磁控制器设计方法

针对现在电力系统中励磁控制器数据处理慢,传输效率低的问题,本文提出了一种基于TMS320C240xa的DSP微机励磁控制器的设计方法,文中详细介绍了励磁控制器的模拟量输入单元、同步测频单元、数字量输出单元和移相触发单元的硬件设计,并给出软件的主程序和中断服务程序设计方案.经过实验验证,这种基于DSP的微机励磁控制器具有硬件简单,软件灵活,抗干扰能力强,控制精度高.可以推广应用于各种同步发电机的励磁控制.     

新型混合励磁导向系统的状态反馈控制

提出一种新型混合励磁导向系统,阐述其结构特点与工作机理,利用等效磁路法得出磁力解析表达式,结合牛顿第二定律和绕组电路方程,推导出混合励磁导向系统的运动方程.建立以气隙、速度、电流为状态变量的线性化电压控制模型,设计出状态反馈控制器并进行仿真.仿真结果表明:新型混合励磁系统的结构是合理的,理论分析和建模方法是切实可行的.设计的反馈控制器在无干扰情况下,控制电流保持为零,在干扰条件下通过调整控制电流能够实现导向系统的稳定导向,研究成果为此类混合励磁导向系统的工业应用提供理论价值和设计参考.     

无线工业网络中链接干扰的测试方法

提出了无线工业网络的链接模型,根据该模型推导出网络中可利用的链接数,并通过实验验证了该模型的合理性.提出了成对链接干扰的测量方法,该方法使用参数BIB来逼近LIR,使实验次数由原来n4 难度下降到n2难度,降低了实验的复杂度,实验结果证明了该方法的有效性.     

基于磁阻测量的硬质合金锯片焊缝缺陷检测

针对硬质合金锯片刀头焊缝体积小、耦合误差干扰较大的问题,提出一种硬质合金锯片磁阻测量的无损检测方法.以锯片基体、刀头和励磁组件所构成的磁阻检测回路构建有限元仿真模型,通过焊缝的性状对磁阻的影响进行缺陷识别;并采用改进的支持向量机,有效削弱磁阻测量回路耦合误差的干扰.测试分析表明,所提出方法可有效降低测量中耦合干扰误差,为小尺寸焊缝质量检测提供解决方法,实验测试正确率达97.25%.     

扩散硅谐振式压力传感器同频干扰的建模与消除

为简化谐振式微机械压力传感器的制备工艺,提出了一种采用扩散硅作为谐振梁的压力传感器,并采用电磁激励实现传感器的闭环控制.实验中发现:由于采用扩散硅材料,传感器受到较为严重的同频干扰影响,因此,消除传感器的同频干扰成为需要解决的一个主要问题.通过对采用扩散硅作为谐振梁的压力传感器微结构进行分析,建立了传感器主要噪声来源同频干扰的等效电路模型,据此提出一种新的不对称双端激励解决方法.实验结果表明,该方法可有效地降低传感器的同频干扰,传感器的信噪比由1.53提高至35,为传感器闭环激励和检测提供了有效的手段.