可重构数据采集系统设计实现

讨论了可重构数据采集系统的概念和实现方案,采用基于FPGA的FMC标准化接口的子板、载板构成宽窄带信号、多通道多任务信号的采集和信号处理系统.子板完成采集功能,载板完成数字下变频、数据融合和高速光纤传输数据功能.给出设计分析及测试结果,该结果表明:窄带信号的信噪比满足系统大动态范围的要求,宽带信号满足大带宽及多带宽信号采样的要求.该系统相对于传统的固定模式采集系统有较高的性能,更灵活的配置,为现代雷达提供了一种高性能的数据采集的解决方案,具有广泛的应用前景.     

星载双频雷达高度计中频数字接收模块设计及性能测试

在星载双频雷达高度计系统数控单元中实现中频数字接收功能,研究采样时钟设计、基于FPGA采用优化正交解调多相滤波抽取结构的数字中频接收等关键技术;性能测试时提出了分别对中频模数转换和数字下变频处理进行测试,以检验硬件电路设计和数字下变频处理各自的性能;测试方案根据现有的软件和仪器设备条件进行设计,选择满足相干FFT采样条件的纯正弦信号作为输入信号.测试结果表明,中频模数转换信噪比接近器件厂商的评估值,通频带内8位基带采样的信噪比优于系统要求.     

三毫米波目标RCS测量雷达信号处理机的设计与实现

毫米波频段目标的雷达截面积（RCS）特性,对于目标识别与分类、飞行器隐身及雷达反隐身等研究工作具有重要意义。实验测量是获得目标RCS特性的有效方法。本文介绍了三毫米波目标RCS测量雷达系统中信号处理机的设计和实现。该信号处理机由数据采集硬件模块和信号处理软件构成,对实时数据采集后进行离线信号处理。信号处理机对非相参输入信号过采样后完成数字下变频和抽取,将基带数据通过USB总线送入计算机处理,采用傅立叶变换（FFT）实现相参积累,并在积累后通过相对标定来测量目标RCS。理论分析和实测结果表明,可提高接收机灵敏度33dB,对目标RCS测量的相对误差小于5%。     

组网式多通道数据采集系统设计

针对冶金行业数据采集设备在恶劣工况下对多种过程信号进行数据采集的需求,设计了一种基于进阶精简指令集处理器(ARM)和现场可编程门阵列(FPGA)的组网式多通道数据采集系统.该系统实现了单个采集模块8路模拟量、8路数字量同步隔离采集、缓存、上传,并可通过高速光纤实现至多10个采集模块并联,具有体积小、成本低、抗干扰能力强等特点.实验结果表明,该数据采集系统精度高、可靠性高,各项指标满足工业现场应用需求.     

高速数据采集系统中时钟的设计

本文介绍在采用分相多路数字化技术的高速数据采集系统中,等相位差同频率时钟的的设计重点.讨论高频系统中时钟参数对系统性能的影响,提出利用FPGA内部的锁相环PLL产生时钟信号的设计方案,消除时钟抖动、减小相位噪声.文中给出数据采集系统的一种时钟设计实例,并对设计方案进行仿真分析,可以应用于最高实时采样率800MHz数据采集系统中.     

基于NI CompactRIO发动机振动信号采集

基于NI CompactRIO及Labview图形化编程语言,开发了发动机振动信号数据采集系统.该数据采集系统利用了不同模块的配置实现了多路信号的同时采集并支持在线数据处理及数据存盘再处理.在发动机振动测试平台上进行试验,采集出来的数据准确可靠.     

一种超高速并行采样技术的研究与实现

并行采样技术是提高实时采样率的一种重要手段。基于时间交替并行采样技术,设计了一种由3Gsps采样率的模数转换器实现双通道6Gsps采样率的数据采集系统,重点对高速采样时钟分相延迟控制与同步时钟传输处理、基于IDDR的高速数据流分相处理、基于FIFO高速缓存与基于DDR2深存储的双重构架、板级设计的信号完整性等关键技术进行了详细探讨,同时对系统的软件架构也进行了介绍,最后给出信号实时数据采集的实验结果,并对系统的信噪比和有效位数进行了详细分析,得出系统的性能指标达到了同类产品水平。     

基于LabWindows/CVI的多路高速数据采集系统设计

本文结合总线技术的发展和数据采集系统中的需求,提出了一种基于PCI和LabWindows/CVI采集卡的同步采集设计方案,系统以两张NI公司PCI-6224数据采集卡,利用现有的单(32 b/33 MHz) PCI总线的计算机系统构成低成本的硬件平台,LabWindows 8.0为开发软件,利用采集卡ctr0输出连续脉冲频率为2张卡提供同步时钟源,通过外部触发方式控制采集卡实现64路数字信号同步采集系统,本系统可达到8 MB/s (4 MB×2)的数据采集速率,以低成本、多通道、高速率、通用性为特点,由于在设计中所采用的PCI总线高速数据传输技术具有较强的通用性和灵活性,可应用于其他类似的高速数据采集与处理系统中.     

一种基于PCI总线的暂态电量采集系统的研制

在电力系统故障中,对故障信号进行快速采集是进行判断和操要求能对信号进行高速的数据采集,且对采集来的数据进行实时处理.目前一般国内相关产品的采样率＜30 MHz,且大多数还不能对数据进行实时处理.设计了一种高速暂态电量采集系统,利用闪烁AD进行模数转换,高速大容量SDRAM缓存数据,FPGA实时控制和处理,PCI总线实现嵌入式系统与工控机的高速数据传输的高速数据采集系统.实验表明,PCI的实时高速采集系统可以实现高达100 MHz的采样速度,既可广泛应用于微机保护,故障定位等电力系统监测与控制的场合,也可用于雷达定位、航空航天等场合.     

基于LabVIEW的航空瞬变电磁数据采集系统

根据航空瞬变电磁法的原理及其信号特点,按照长时间连续采集和存储的要求,设计了基于LabVIEW的航空瞬变电磁数据采集系统。系统硬件平台以NI PXIe-4492动态信号采集卡为核心,搭配NI PXIe-6674T和NI PXI-6682H等辅助板卡进行搭建;软件部分采用LabVIEW编写,利用生产者/消费者模式,结合用户事件处理循环和队列消息处理器,实现了数据连续采集、存储、实时处理及显示的功能,并解决了发射和接收时钟不同步的问题。最后实验表明,该系统能够长时间稳定采集,并且各项性能满足设计要求。     

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.     

暂态和短时电能质量扰动信号压缩采样与重构方法

为解决传统的电能质量信号采集压缩方法所面临的采样率高、采样资源浪费及硬件实现成本高的问题,根据压缩传感理论首次提出了暂态和短时电能质量扰动信号的压缩采样与重构方法。该方法将电能质量信号由一维信号变换为二维信号,并根据图像可稀疏表示的原理,使用比Nyquist采样数据少60%以上的随机投影采样值重构原始信号,实现了对暂态和短时电能质量测量数据的压缩采样、采样数据空间稀疏基的选取和基于全变分最小化共轭梯度法的信号重构。针对几类常见单一扰动和含有多重扰动的校准源实测信号进行了算法的仿真分析和实验验证。结果表明,所提出的方法在采样率低于Nyquist采样率73%时,单一扰动的重构信号信噪比除暂态脉冲信号外均大于35dB,多重扰动的重构信号信噪比大于22d,满足电能质量分析的要求。     

基于国产FPGA 的多源视频信号拼接系统设计

针对目前视频拼接技术存在动态视频数据速度慢、分辨率较低的问题,设计了一种能够将两路摄像头和两路高清晰 度多媒体接口(high definition multimedia interface,HDMI)输入的动态视频数据进行拼接处理的系统。系统以紫光同创公司 Pango logos系列现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)器件为核心,由时钟控制、寄存器配置、数据采集、 先进先出(first in first out,FIFO)数据存储控制、第3代双倍速率同步动态随机存储(double-data-rate 3 synchronous dynamic RAM,DDR3 SDRAM)等逻辑功能模块组成。设计实现了DDR3IP 核的读写控制、图像缩放及视频拼接算法,使用Inserter 和 Debugger 对主要功能模块进行了仿真测试,并进行了视频采集实验,结果表明,系统能够完成4路动态视频的拼接显示,分 辨率达到1920×1080,刷新速率为60 fps,占用的查找表(look up table,LUT)资源为18%。支持多种动态数据输入方式,具 有便携性好、帧率分辨率高、片上资源占用率低等特点,可用于动态视频拼接的应用场景。     

PCI Express总线高速数据传输测试系统

介绍了一种高速数据传输测试系统.系统由上位机及本地系统组成.其中,本地系统中使用FPGA产生特定序列,发送信号并接收测试结果;PEX8311芯片完成本地总线与PCI Express总线转换,将测试结果通过PCIExpress总线上传至上位机.上位机中,使用内存映射文件技术实现高速率数据实时存储.详细介绍了PCI Express总线标准及测试系统的组成、FPGA逻辑划分及各部分功能;比较内存映射文件技术与传统储存方式不同,并简述使用方法.通过测试,系统工作稳定,目前已成功应用于测试信号采集.     

飞机数据采集系统无线发射模块的设计

随着人类社会的发展与进步,无线通信在测量技术中的应用也越来越频繁。本文设计了一种新的应用于数据采集系统中的无线发射模块,该模块能够使得数据采集系统完成数据收集并与飞机分离后能够被准确快速确定其方位。该数据采集系统由核心控制模块、数据采集模块、数据存储模块和无线发射模块四个主要模块组成。并着重介绍了该无线发射模块的6个主要组成部分的具体实现方法及芯片性能。最后通过相应的测试数据验证了系统的可行性,并提出了需要改进与提高的方面。     

基于LABVIEW的虚拟滤波器的设计与实现

虚拟实验作为传统实验的一个有益的补充,已成为当前研究的热点之一,虚拟滤波器就是应用范围比较广泛的一种虚拟仪器。针对建立虚拟实验平台的需求,设计了基于LABVIEW的虚拟滤波器,该虚拟滤波器是通过数据采集卡来采集外部信号,通过图形化语言编程来实现仪器的滤波、分析及显示功能。该虚拟滤波器主要信号采集、重置滤波器、幅值和电压测量、频域分析、时域分析及存储与显示等模块组成,与传统仪器相比有许多优点,如可以随时记录分析过程和结果、开发时间短、成本低廉,可以根据需要灵活的进行功能扩展等。实验证明,该虚拟滤波器滤波性能良好、运行快速、结果可靠,能够达到实验要求。     

基于双缓存技术实现光谱数据高速采集与处理

为了提高数字式光谱仪的测量效率,研究并实现一种基于FPGA+ARM架构和两级数据缓存的嵌入式高速数据采集与处理技术。采用FPGA为高速A/D转换器提供采样时钟,采样数据由FIFO进行一级缓存,实现跨时钟域的数据传输。采用ARM外围设置的动态数据随机存储器（DDR3）完成二级缓存,解决由于数据实时处理相对偏慢所造成的数据传输堵塞、丢失等问题。实验测试表明数据传输稳定可靠,采集速率可达65 MHz,传输速率最高可达25.6 Mbytes/s,归一化光谱强度误差小于0.5%。可推广应用于具有大吞吐量嵌入式数据采集与实时计算处理需求的精密仪器与设备。     

高速大容量数据采集系统设计与实现

高速、高精度、大容量数据采集系统对系统速度、精度、数据存储等各方面都提出了更高的要求,本文基于高速数据采集系统的结构,详细讨论了信号调理、时钟产生、数据存储与传输、抗干扰等关键技术以及采取的相应措施,最后介绍了双通道AD9430高速数据采集卡,并给出了测试结果.     

基于GPS同步技术的电力动态监测系统的设计

设计了一种基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量装置,用于广域测量系统(WAMS),实现对电力系统关键相量的实时监控。采用基于GPS同步时钟和数字信号处理器(DSP)实现的PMU利用DSP的输入捕获功能,在进行捕获GPS的PPS信号的方法的同时,也对捕获采样信号的频率进行跟踪。采用过零点采样与傅里叶算法相结合,进行信号采样和数据的处理,避免了因频率变化而引起数据误差,提高了PMU的采集精度及抗干扰性。     

基于ARM的加速器平均流强的数据采集系统

根据加速器对平均流强参数的可靠性要求,构建了ARM与嵌入式Linux的系统构架,设计了一种基于ARM的加速器平均流强的数据采集系统。以ARM单板机为控制核心,移植了源代码免费的嵌入式Linux操作系统作为软件应用平台,实现了设备驱动程序和用户应用程序。经直流电流传感器DCCT及其前端处理将平均流强转化为待测电压信号,配以高精度ADC,实现电压数据自动采集、存储回显等功能。经实验测试表明,系统稳定,且具有较高精度,有较好的应用前景。