基于并行接口的动态参数采集系统的设计

论文描述了具有自动判别有效启动采集信号的动态参数采集系统的设计。介绍了采用两种不同的采样频率对多种参数信号进行采集的系统，提供了保证系统可靠工作的采集启动电路设计和基于并行接口的读取数据接口电路设计。并给出了如何编写并行接口驱动程序。     

高温永置式井下数据采集系统设计

高温永置式井下数据采集系统是潜油电泵配套井下数据监测系统,能够实现对油井生产状态的实时监测,对采油系统的故障预测、提高潜油电泵运行效率、优化采油方案具有重要意义。为了使数据采集系统能够在井下高温环境中具备良好的可靠性,保证电子器件能够长期可靠运行,选用了高温电子元器件进行硬件电路设计,利用调理电路将采集信号调理为电路设计所需要的电压范围。为了实现井下多参数的检测,通过高温单片机程序控制模拟多路开关分时输出采样信号,并将信号通过电压电流转换电路转换成电流信号,利用三相电缆传输到地面,实现了地面对井下环境压力、环境温度、泵出口压力以及潜油电机绕组温度等参数的实时监测。通过对比分析井下、井上信号采集波形,井上采集的信号,得到井下采集数据的变化情况。模拟试验及现场应用表明,所设计系统能够满足潜油电泵实时监测相应数据的要求。     

一种应用于微型气体流量计的低噪声信号采集系统

针对微型气体流量计对微弱信号采集的要求,采用超低偏置电流的放大芯片LMP7721,辅以Guard环保护技术,再加上24位高精度A/D转换器ADS1211,设计了一种超高分辨率、低噪声的弱信号采集系统。通过将数字和模拟部分分开布局,以及合理的电源和地线设计,系统的性能得到了保证。实验表明:采集系统的最小可分辨信号接近0.1 mV,噪声RMS值小于50μV。     

基于4倍频采样的数字正交FID信号检测技术

提出了基于4倍Lamor频率采样的数字正交锁相放大技术提取包络信号,该技术是根据开关型正交矢量锁定放大器的基本原理和三角函数的特征,通过4倍Lamor频率采样和数字叠加的方法,实现了信号正交与低通滤波功能.该数字正交方法较模拟正交法的优点是能够提高信号的信噪比,且电路设计简单.利用该法所设计的地面核磁共振找水仪采集系统在探寻地下水源中已得到验证与应用,在叠加次数仅为NUMIS系统1/2时,其信噪比至少提高0.5倍.该方法提高了仪器的工作效率和对信号参数的提取精度.     

用于纳米通道单分子检测的数据采集系统的设计与实现[BT)]

针对纳米通道单分子检测系统的信号特点和对数据采集的采样精度、采样速率及实时性等要求,设计并实现了基于FPGA和USB2.0接口的数据采集系统;该系统以FPGA作为控制核心,包括数据采集模块、电压输出模块和USB接口电路模块;通过USB2.0接口与计算机连接,实现数据的实时采样和参数的在线配置;此外本系统还采取了低噪声设计;经过相关试验表明,该系统引入的噪声在1 mV内,能够稳定进行数据采集,且采集信号与电压输出信号同步传输,证明该系统能够满足纳米通道单分子检测系统对数据采集的要求.     

低噪声高分辨IC测试系统设计

集成电路(IC)测试要求高速、高分辨率、高信噪比的信号采集系统,设计一套合适的采集系统具有极其重要的意义.论文分析了IC测试系统的组成原理,设计了低噪声信号调理电路并分析噪声系数;设计了可调相位延迟的时钟采样电路,有效实现低抖动的延迟;分析了误差对系统的影响,建立时间交替采样模型,有效校正了误差.测试表明,系统可有效实现高速高分辨的IC采集系统,达到16位分辨率、1 G采样率,波形误差达到63 dB,有效位数达到近12位,达到设计的要求.     

多路信号采集器的硬件电路设计

本文详细介绍多路信号采集系统的实现方案、组成结构及其特性.整个采集系统完成对13路模数混合信号的采样,采样精度为12位,每路信号采样频率不低于12.5kHZ.系统包括模拟开关、测量放大器、AD转换器、CPLD中心逻辑控制器、掉电数据保存单元,系统实现了通过CPLD编程完成与计算机串口间异步串行通信功能.     

一种用于井下电源质量监测的EMI采集与处理电路

随钻测井仪器工作于高温、高压等恶劣环境下,对电源质量进行监测可避免电子系统因供电问题而死机。由于钻铤内部空间狭窄且传输带宽有限,使得测量电流电压的传统方法并不适用。根据电磁干扰(EMI)信号的设备独立性和导体传播等特点,设计了一种电源线上的EMI信号在线采集与处理电路,适用于井下电源质量监测。该电路设计了低通、放大、抗混叠滤波等完整信号调理链路,并研制了高速模数转换模块,使用FPGA+STM32的运算架构将EMI信号实时转换为频谱。在FPGA中实现了模数转换器(ADC)的时序控制和可变静态存储控制器(FSMC)总线驱动,使得系统能够自主配置ADC的采样率和采样数目,采样率可达40 MHz。实验结果表明本电路具有良好的信号调理性能,通频带纹波低于0.1 dB,能够可靠地完成随钻测井仪器电源线上EMI信号的频谱采集。     

空间瞬态光信号探测系统中下位机系统设计

论述了空间瞬态光信号探测系统中以单片机8051为核心的下位机系统.主要介绍了空间瞬态光信号的频率特性和下位机系统功能.下位机硬件电路设计中主要包括多路模拟输入采集模块,能量信号采集接口电路,看门狗电路.试验证明下位机系统可以满足系统探测要求.     

抗混叠滤波设计在数据采集系统中的应用

数据采集的抗混叠滤波,在电路设计中是很重要的考虑因素;在数据采集系统中,对一定带宽的模拟信号,采样率必须满足奈奎斯特采样定理,否则将产生混叠现象,这将导致原始信号无法从取样信号还原,严重影响测量结果;本设计在信号调理部分及A/D采集部分均采用了抗混叠设计,FPGA采用XILINX公司的XC3S400作为主控制器;综合各个环节,提出了高精度数据采集中抗混叠滤波设计的方法,并简单介绍了AD采样与模拟开关切换时序设计,为高精度数据采集系统的设计提供了十分有益的参考.     

一种宽带信号调理通道设计

在高速数据采集系统中,对模拟信号调理通道带宽的要求越来越高。本文结合无源衰减网络、高增益可变增益放大器（VGA）、高速电流反馈放大器（CFA）,设计并实现了一种宽带模拟信号调理电路,并给出了实验结果与分析。该电路具有高带宽、动态范围大、低噪声等特性,能满足数据采集系统高带宽的要求,也可以应用于宽带电子测量仪器的前端信号调理电路。     

异步感应电机转速自适应控制系统

为解决传统电机转速控制系统存在的噪声控制不理想、电流电压采样精度低、故障检测不准确等问题,设计了异步感应电机转速自适应控制系统。选用DSP-LF2407为系统硬件主控制芯片,通过对功率主电路和功率驱动电路进行优化,加强硬件部分的噪声控制;接入高精度采样电阻,对电压信号进行RC滤波,依据FAULT管脚电平在系统故障时会被拉低的特点,提高系统软件电流电压采集和故障检测的精度。通过对硬件和软件部分进行优化,实现异步感应电机转速自适应控制系统的设计。实验结果表明,该系统噪声控制效果好、电流电压采用精度高、故障检测精度高。     

模数混合采集系统设计中的噪声抑制

从影响典型模数混合采集系统噪声的各种因素入手,详细分析了引起模数混合采集系统噪声干扰的主要因素,针对每个环节提出了切实可行的抑制噪声的具体方法和措施,很大程度上提升了系统的性能,并给出了实例设计.     

高精度电容式MEMS加速度计系统设计

在传统Σ-Δ架构基础上,引入了低精度高速模/数转换器(ADC),将前置放大器输出的模拟电压信号转换为数字信号,有利于简化电容式微电子机械系统(MEMS)加速度计系统模拟接口电路设计.在嵌入ADC的MEMS加速度系统中,采用过采样平均数字算法对信号进行估计,有效降低系统对前置放大器噪声性能的需求,利于实现低功耗和高精度的设计目标.仿真结果表明:与未采用过采样平均技术相比,当前置放大器输出等效噪声大于1μV/Hz时,系统的信噪比(SNR)提高了约10dB.     

电流小信号隔离采集板的设计与实现

针对电流小信号采集中存在噪声干扰的问题，采用高线性度模拟光耦HCNR201设计了电流信号隔离采集板。介绍了HCNR201的工作原理，设计了隔离采集板的硬件电路，分析了信号的变换过程、理论依据和参数选择。实验结果证明该设计正确可用，具有较高的采集精度和线性度，在对稳定性、测量精度要求高的场合具有广泛的应用前景。     

手持宽带数字存储示波器的设计与实现

针对野外作业和生产现场测试需要,提出了一种手持宽带存储数字示波器的设计与实现方案,采用可程控宽带信号调理技术实现了200MHz的信号模拟通道设计和高速触发模块设计;采用多通道并列技术实现了200MSps的实时采样,采用基于参量模型的等效采样技术实现了10GSPs的等效采样;采用多任务软件技术实现对系统的管理和人机交互。采用可充电的锂电池给系统供电实现了示波器的便携和在无交流电环境下的测试;测试证明,该手持宽带存储数字示波器具有良好性能和广阔的应用前景。     

作战用固定翼无人机落地姿态平衡控制系统设计

为解决当前控制系统存在对无人机落地高度测量误差大,落地各姿态角度大等问题,设计了作战用固定翼无人机落地姿态平衡控制系统。选用CMOS模拟多路复用器ADG508单芯片,对系统硬件电源电路、AD转换电路、信号采集电路、时钟复位电路、存储扩展电路及调试与接口电路进行优化,通过测量无人机落地姿态,完成系统软件设计,结合硬件与软件部分,实现作战用固定翼无人机落地姿态平衡控制系统的设计。实验结果表明,改进系统对无人机落地高度测量误差小,落地俯仰角、横滚角及偏航角小,具有较好的平衡控制效果,充分满足姿态测量需求。     

多功能数据采集卡在炉温控制系统中的应用

介绍了基于PCI总线的多功能数据采集卡PCI-1711在管式电阻炉温度控制系统中的应用.利用采集卡的模拟量输入输出功能,配以外围电路,实现工业现场信号的测量及系统模拟信号的输出,实际运行表明PCI-1711数据采集卡能方便可靠地应用于工业过程控制,且控制性能良好.     

弹载遥测防毁采编存储系统的设计

在航天航空的导弹数据采集领域中,针对遥测系统受环境因素影响较大,检测区域存在的"黑障"等问题,设计一种将遥测系统与防毁记录仪相结合的弹载遥测防毁采编存储系统;该系统通过设计防毁记录仪的内外层防护结构保证系统的抗高冲击性和稳定性;硬件方面通过设计56路模拟量信号的调理电路、模数转化电路以及多路RS422、LVDS数字量信号的光耦隔离式接口电路,实现多通道高压模拟量的采集和数字信号接收的功能;软件方面通过对系统总体逻辑设计及遥测发送模块的设计,实现对数据的采集、存储、发送与读取;最后通过实验测试,表明系统能够实现对多路高压模拟信号的采集以及数据准确完整回读的功能,保证了导弹飞行数据的正确性与完整性.     

随钻声波测井仪井下信号采集与处理系统设计

针对随钻声波测井信号的特点,设计了一种基于"DSP+ADC"的井下信号采集与处理系统。介绍了电路的硬件结构和软件设计流程,重点描述了6通道模拟信号的高精度同步采样方法及数据压缩算法。设计中充分利用了DSP的丰富资源,实现各种控制及数据传输接口,并完成相应的数据处理。实验结果表明,该电路的设计满足随钻声波测井的实时性、低功耗要求,在井下高温高压恶劣环境中能够可靠地长时间工作。