应用于海底观测网的矢量水听器信号采集系统

基于中北大学研制的纳机电矢量水听器,设计一套应用于深海海底观测网的矢量水听器信号采集系统。该系统以FPGA为控制核心实现对纳机电矢量水听器矢量声场信号的预处理、采集、编码、存储及传输,同时可读取水听器姿态信息和温度信息以实时了解水听器环境状况,便于后续算法处理。最后进行系统调试,结果表明该系统可成功实现其功能,且具有低功耗,满足应用于海底观测网的需求。     

基于MEMS矢量水听器微弱信号提取电路的设计与测试

文中介绍了一种基于纤毛式MEMS矢量水听器微弱信号提取电路。该电路采用两级信号放大,两级之间设计二阶巴特沃斯低通滤波器。该电路设计经电路仿真软件进行仿真和水下测试。测试结果表明:该微弱信号提取电路可以很好地对水听器采集到的信号进行放大,表现为水听器的接收灵敏度为-160 dB(0 dB=1 V/μPa)。采用这种电路设计的MEMS矢量水听器不仅具有令人满意的"8"字形方向特性,而且具有良好的低频特性,可以满足低频声学测试需要。     

针对 3×3 耦合器幅相非对称的光纤水听器解调方法

基于3×3耦合器法的光纤水听器解调容易受耦合器分光比非理想对称特性影响,导致水听器解调结果及测量信号不准确。为解决实际中3×3耦合器普遍存在的幅度、相位非对称引入的解调偏差问题,提出基于微分交叉相乘的干涉信号幅度和相位修正解调方法。通过对三路非对称干涉信号进行两两最小二乘椭圆拟合,得到干涉信号的实际幅度和相位参数,经去直流、归一化消除幅度不对称,并将所得包含非对称相位信息的信号两两微分交叉相乘,经三角函数变换解算信号相位及其修正系数,从而实现对光纤水听器输出信号的准确解调。仿真对比了本文方法和仅考虑幅度非对称情况的解调结果,并分析比较了两种处理方法随声信号频率、幅值变化的解调误差,前者得到接近理想信号波形的解调结果和更小的解调误差。依托消声水池开展了光纤水听器解调实验,在5～30 kHz频率范围对解调方法进行了对比验证,证明了本文解调方法的有效性和稳定性。     

圆柱式增压水听器的研制

水听器是地震勘探和工程探测中最重要的仪器之一,其性能优劣直接影响勘探的总体质量。现研制了一种圆柱式增压水听器,通过其内置的压电敏感元件以及放大电路对信号进行采集和输出。通过理论计算和多次实验,得到该水听器在50～1 000Hz频率条件下的接收灵敏度为（-179.8±2）dB,性能稳定,能很好地满足地震勘探和工程探测的要求。     

干涉型光纤水听器PGC数字式零差解调系统的开发

相位生成载波的零差解调技术被频繁用于干涉型光纤水听器的信号解调.然而由于模拟电路的电子元件间存在阻抗不匹配、过载等问题,因此解调系统不能达到最佳性能.为了克服上述问题,在LabVIEW平台下开发了PGC数字零差解调系统,并进行计算机仿真.结果表明,PGC数字零差解调系统具有很好的稳定性和实际可行性.     

基于3×3耦合器光纤水听器的数字化解调方案

3×3耦合器方案是光纤水听器的实现形式之一.模拟电路实现的3×3耦合器解调方案往往会由于模拟器件的原因带来难以克服的不便以及性能缺陷.本文论述了3×3耦合器方式的光纤水听器解调方案,讨论了该方案由原理到实现过程中需考虑的具体问题,建立了基于NI公司动态数据采集平台的数字化解调系统,对系统性能进行了综合分析,并与模拟解调结果进行了对比.结果表明,数字系统可以解决模拟系统的若干问题,用数字方法实现解调功能可显著提高系统的性能.     

基于PC机的光纤水听器阵列时分复用及解复用信号处理系统设计

介绍一种用于8单元光纤水听器阵列的时分复用及解复用信号处理系统,该系统设计基于PC机,由PC机发送一组具有一定时序关系的电平信号,用以控制系统各个单元之间的时序关系,同时由PC机完成电信号的采样及数字解复用。该设计开发方便、使用灵活,很适宜实验室研发及生产调试阶段使用。     

基于STM32与FPGA的数字示波器设计

为实现高采样率、宽频带的数字示波器,设计了以STM32和FPGA为控制核心的数字示波器。硬件平台主要采用了AD603电压程控增益放大器作为前端信号调理电路,ADS830高速宽带模数转换器和IDT7208高速缓存作为数字采集电路,以Labview界面显示。另外,通过采用自适应频率采集处理算法采集和还原信号波形。经实验测试,性能达到设计要求。     

高精度低速伺服转台控制系统设计研究

高精度低速伺服转台用于实现对惯性元件漂移误差的跟踪补偿.本文分析了测试转台性能要求,对控制系统进行了理论设计与实验研究.采用了模拟速度环、数字位置环相结合的混合控制方式,构造了控制系统硬件,其中光栅作为反馈元件,通过对其信号的适当处理作为模拟速度环和数字位置环的反馈信息,用一个元件实现多个信号的提取.重点分析了所构造控制系统尤其是的速度环.实验证明该系统实现了跟踪控制误差小于5″,完全达到了设计要求.     

MEMS水听器信号FPGA自适应滤波处理

为提高MEMS水听器自主定向能力，需要硬件处理水声信号。由于水下环境系统复杂，水听器工作中经常受到各种噪声的强烈干扰，对目标定位的准确性产生极大影响。为获得优质水声数据以提高目标定位精度，基于自适应滤波原理，以FPGA为核心对水听器接收到的信号进行自适应滤波处理，将LMS自适应算法集成到硬件电路中，对接收到的原始信号进行滤波后保存至SD卡，采集完成后通过USB接口将数据传输至上位机。经验证该系统在水下工作稳定，可以对原始水声信号进行自适应滤波处理和存储，获得稳定目标信号，对后续MEMS水听器的离线目标定位有重要作用。     

基于LVDS的高速数字信号源设计

针对高速数字信号的发生问题,设计了一种基于FPGA时序控制和LVDS传输的数字信号源,它以FPGA作为控制核心,以并转串芯片DS92LV1023实现LVDS信号的传输,它以600 Mbps/s的速度传输,以双绞线作为传输介质,传输距离120m.本设计已成功运用在某地面匹配装置测试台信号源卡的设计中.     

一种低功耗的红外无线视频传输系统

设计了一套用于传送视频信号的低功耗红外无线传输系统.该系统以反熔丝工艺的FPGA器件作为编解码核心,高速串行红外收发器作为收发模组.FPGA内部配置了游程长度受限码作为红外信道编解码逻辑,并与缓冲、串并/并串转换、循环冗余校验、扰码/解扰等模块一起构成编解码核心.配合辅助的AD/DA接口电路,可实现对复合视频信号从采集缓冲、编码发射到解码回放的完整功能演示.该传输系统的位速率高达16 Mbit/s,而发射模块的功耗低于500 mW,适合应用于大型视频处理系统中作视频采集设备与视频处理设备间的无线接口.     

浮法玻璃喷粉机的步进电机控制系统研究

浮法玻璃喷粉机是很有应用前景的玻璃防霉设备,但是该设备中的核心部件防霉粉计量器应用步进电机进行驱动,存在易丢步、响应慢、速度切换振动大等缺点,很大程度上影响了喷洒的质量。研究设计了一种基于DSP与FPGA复用的控制系统,一方面利用FPGA的硬件完成数字信号处理运算,这样就发挥了FPGA芯片单一运算的高速特性;另一方面利用DSP的复杂运算处理能力,把DSP的灵活性和FPGA的高速高效结合在一起,形成优势互补。     

基于DM642及FPGA的视频处理硬件电路设计

智能视频处理应对大量的数字图像信号进行处理,需选用运算速度快的数字信号处理器作为系统板的核心。TMS320DM642DSP芯片是TI公司推出的针对多媒体处理领域应用的DSP,文章阐述了用DM642及FPGA来实现智能视频处理装置中硬件电路的设计过程,并同时较为详细地介绍了视频处理外围接口电路的设计思路。     

光纤陀螺数字化光学开环检测系统

为了能高速稳定方便地接收并处理光纤陀螺开环信号,实现友好的人机界面,开发了GP IB并口总线和U SB通用串口总线相互转换的数字化系统。GP IB总线的各种接口功能和硬件系统的逻辑用FPGA实现,采用VC 在W indow s平台下设计的数据采集处理系统,能实时控制进程、高速收发数据并实时显示结果。系统的设计灵活,可靠性稳定性高,误码率小于1-0 11,最高数据传输速率8M B/s,同时光纤陀螺光学开环检测系统也实现了标准化和全数字化。     

通用型光栅信号处理系统的研制

为了实现基于光栅传感器的位移测量,设计了一种通用光栅信号处理系统。无论光栅尺的输出是方波信号还是正弦波信号,处理系统均可识别并处理。运用FPGA芯片对光栅信号进行四倍频细分、辨向以及可逆计数。计数得到光栅扫描测头的位移数据经由DSP预处理,然后通过ISA或串口传到上位机,并由液晶显示位移结果。实现了对光栅信号的测量处理过程,同时通用性得到了提高。     

基于DSP和FPGA非圆齿轮测量仪数据采集系统的设计

用极坐标法测量原理对非圆齿轮进行高效率、连续自动跟踪测量.设计了基于DSP和FPGA的非圆齿轮测量仪的数据采集系统,系统要求采集2路光栅信号、1路模拟信号,以位置模式控制电机的运动,采用串口通讯的方式和计算机进行通讯.采用DSP+FPGA结构的信号处理系统显示出其优越性.     

EtherCAT总线在伺服运动控制系统中的应用

为实现EthercAT现场总线在伺服运动控制系统中的具体应用,以五轴运动控制系统的研发为背景做了研究与测试.系统主站控制器采用爱迪纳控制技术(厦门)有限公司的ADX NC纯软件开放式数控系统,从站设备由EtherCAT从站接口控制器ET1100和DSP芯片组成,并由此构建了一主一从的EthercAT网络结构.研究结果表...     

超声波在纠偏系统中的应用

文章针对卷纺行业中的纠偏控制系统,设计了一套高精度超声波传感器。通过提高超声波的发射频率来提高传感器的线性度,采用双路信号补偿工业现场中的各种环境干扰,采用模拟和数字两级滤波去除电信号传递的干扰。该系统精度高,抗干扰能力强,也可用于其他相应场合。     

基于SOPC技术的视频图像处理系统研究

视频图像处理系统从最早期的以模拟系统为主逐步向数字化转变,而目前常用的用数字信号处理专用芯片(digital signal processor,DSP)做处理器的数字视频图像处理系统在高速信号实时处理中难以达到要求,系统可靠性低;相对而言,FPGA用于实时图像处理,在速度上具有很大的优势,其内部自身结构易于实现分布式的算法结构,使得各功能块可以同时工作,更有利于高速数字信号处理。FPGA(现场可编程门阵列)设计技术将尽可能大而完整的电路系统在单一SOPC(片上可编程系统)中实现,从而使得所设计的电路在规模、可靠性、开发成本、产品维护和硬件升级等多方面实现最优化。