基于FPGA的多通道动态光散射自相关器的研制

为提高多角度动态光散射(MDLS)实验的测试效率与测量精度,开发了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的多通道动态光散射自相关器。该自相关器利用FPGA同时采集4个散射角度的光子脉冲信号,实现高频脉冲计数和自相关计算;设计双计数器模块保证高频无丢失计数,结合片内环形寄存区与片外DDR3芯片实现动态存储数据;提出multi-tau相关器结构设计自相关器的相关计算模块,通过USB通信模块传输自相关计算结果。该自相关器利用有限的FPGA内部硬件资源,实现了多通道自相关运算,解决了大量计数数据的存储问题,提高了MDLS实验的测试效率。利用自相关器对50～200 nm的聚苯乙烯颗粒进行MDLS实验,实验结果与样品的标称粒径表现出良好的一致性,表明该设计能有效地表征颗粒粒径信息。     

新型闪电电场变化测量系统设计

为改善传统闪电电场测量设备抗干扰性差、参考时间精度低的缺点,提出一种采用板卡式结构的新型闪电电场测量系统。将板卡结构置于天线内部,实现电场的感知和采集的高度集成,使用数字量传输采集信号提高抗干扰性,利用GPS授时和FPGA计数记录闪电的精确时间。实测结果表明:该系统可以有效测量频率高达5 MHz的大气电场的快速变化过程,采集速度最大可达20 MB/s,GPS时间精度为50 ns。该系统能捕获更加精细和准确的闪电电场数据,为闪电发生的过程和机制研究提供仪器基础。     

用EPROM编码实现的增量码信号处理系统

为能有效地滤除各种不符合相序的干扰脉冲信号且其他性能参数(如测量速度等)不受影响,设计了一种采用EPROM编码反馈技术实现四细分辨向的增量码信号处理电路.系统以大规模集成器件8253作为计数器件,用单片机89C51完成测量运算及控制功能,使得系统结构大为简化,并具有较强的抗干扰性能及较高的智能化程度.该系统可用于光栅、激光干涉仪等输出非调制信号的增量式测量装置的信号处理.     

脉冲电压信号测量系统

随着电子技术的发展,半导体开关元件的切换频率不断提高。为了检测开关元件在快速切换开关时产生的脉冲电压信号,本文讨论了窄脉冲信号检测的原理和方法,设计并实现了脉冲测量电路。该电路分别采用高速ADC和DDR2存储器进行波形采集和存储,并在FPGA中设计检测电路,通过信号同步触发的形式实现窄脉冲信号的实时检测。实验表明:系统能够有效捕获到脉宽为100纳秒级的信号,且具有较高的幅度精度以及良好的实时性。同时,预触发长度可以通过编程实现。     

激光跟踪仪角度采集系统设计及误差修正研究

高精度的角度采集和测量是激光跟踪仪实现跟踪和精密测量的关键。针对激光跟踪仪中采用的圆光栅编码器,本文介绍了一种基于FPGA的数据采集系统的设计与实现方法。该采集系统分为滤波、计数、通信三大模块。数字滤波模块用于消除跟踪控制过程中跟踪头振动、抖动产生的信号干扰;计数模块实现方波脉冲的倍频、辨向及计数;通信模块实现跨时钟域的数据传输。系统通过Modelsim仿真及实验测试验证了方法的可行性与可靠性。采用谐波分析方法对角度误差进行了修正,测量误差由3.5″降低到1.5″。本文设计的角度采集系统及谐波分析误差修正方法具有一定的通用性,可广泛应用于相关领域。     

基于LabVIEW的纳米颗粒动态散射光模拟

采用实验室虚拟仪器工程平台LabVIEW实现了纳米颗粒动态光散射信号的计算机模拟。用G语言(图形语言)设计了信号模拟的框图程序,给出了5nm, 15 nm两种粒径颗粒的模拟动态散射光信号及自相关函数。对模拟信号的粒度分析表明,这两种模拟信号产生的测量偏差分别为0.4nm和-0.6nm。     

一种基于高频脉冲插值的角加速度测量系统

设计了一种角加速度测量系统.测量方法是通过高精度光栅和红外光电管获取转速信号,再对转速信号进行高频脉冲插值,从而把转速信号转化为高频脉冲数,对高频脉冲数处理后得到转轴的角加速度.测量系统采用FPGA与单片机相结合的模式,FPGA用于产生高频脉冲、对转速信号插值,并对插值后的信号进行计数,单片机读取计数结果并进行处理.实验验证表明,该角加速度测量系统有较高的测量精度.并通过理论分析找到了影响系统测量精度的原因.     

多角度动态光散射法的纳米颗粒精确测量

基于动态光散射原理,采用自主研发的多角度动态光散射装置,对纳米及亚微米颗粒粒径准确测量方法进行了探究。自研装置采用带有光阑组的精密入射光路设计,以及匹配液池及Beam-stop设计,极大提高了信噪比;同时避免了测量角度的互补方向上,由于样品池与空气界面折射率不同导致的反射光信号对有效信号的干扰。在此基础上,对不同浓度、粒径的聚苯乙烯(PS)颗粒溶液进行了测定及不确定度分析。结果表明,对同一粒径的PS颗粒,增加颗粒浓度时,多重散射首先发生于大、小测量角度,越接近90°,发生多重散射的浓度越高;随着粒径增大,受不可忽略的颗粒间相互作用的影响,粒径测量结果表现出了强烈的角度依赖性,甚至波动性。     

Actel针对MicroTCA市场推出业界首款以FPGA为基础的系统管理 经测试的免费参考设计将推动MicroTCA标准的应用,并提供系统管理功能的定制模板

Actel公司成为首家半导体供货商,制定全面涵盖微型电信运算架构(MicroTCA)的发展蓝图,利用现场可编程门阵列(FPGA)技术针对系统管理提供免费和经测试的平台.这些全新参考设计充分发挥了Actel的单芯片混合信号Fusion可编程系统芯片(PSC)的优势,当中包括实现完整解决方案所需的软件、硬件和知识产权(IP),能够满足今天系统设计人员对成本、板卡空间、灵活性、安全性和可靠性的要求.……     

具有高测量重复性的脉冲磁场磁强计

脉冲磁场磁强计是一种新的、高效率、全象限的永磁材料测量仪器.对脉冲磁场磁强计的磁场产生、信号采集和数据处理等原理分别进行了阐述.由于磁体不必与极头构成闭合回路,在采用珀尔帖效应精确控制测试线圈的环境温度以后,脉冲磁场磁强计的测量重复性(重复9次)由原来的0.326%(Br)、1.860%(HCj),提高到了恒温慢速测量模式下的0.0819%(Br)、0.080 8%(HCj).     

汞离子频标数据采集系统的小型化设计

为实现汞离子微波频标电子伺服系统的小型化,设计了一种基于FPGA的汞离子频标数据采集系统。采用宽带、高速、低功耗的微芯片电路模块对离子跃迁谱线的微弱荧光信号进行放大、整形、降噪处理;利用FPGA高速光子计数法对信号进行采集。取代了传统的计算机软件LABVIEW与商用仪器结合的数据采集系统,实现了对离子微波频标物理系统中微弱荧光信号的有效采集。     

面向机械振动信号采集的无线传感器网络节点设计

针对现有无线传感器网络节点的不足和机械振动信号采集的需求,设计了一种可实现机械振动信号采集和片上处理的无线传感器网络节点。该节点采用MEMS加速度传感器拾取振动信号,以低功耗FPGA芯片为控制核心,采用了可编程片上系统技术,将数据采集、存储、处理和传输等控制功能模块集成到单个FPGA芯片中。本文着重介绍了节点数据采集、存储和传输部分的硬件电路和控制逻辑设计,对比实验表明该节点能有效采集和监测机械振动信号。     

基于FPGA的齿轮测量仪防抖动系统

提出了一种基于FPGA的齿轮测量仪防抖动系统的设计方案,系统主要由四倍频细分辨向模块和防抖动模块组成.光栅信号通过四倍频细分辨向模块实现信号的细分,提高了测量精度,细分后的信号通过防抖动模块中的反向脉冲计数模块、正向脉冲消除模块消除由于机械结构的抖动产生的测量影响,系统采用由上而下的设计方法,运用Quartus II软件的图像设计和程序设计相结合的开发技术,实现了防抖动功能,避免了测量误差,提高了齿轮测量仪的测量精度.     

一种基于FPGA技术的高速数字化仪的设计

介绍了一种基于FPGA的高速数字化仪的理论设计和实现方法,从硬件角度给出了设计思路和实现方法．整个系统核心器件包括：高速数模转换芯片,拥有14b精度,150MHz转换速率等性能;高性能FPGA;板载4片32bSDRAM,能够增加采样深度,提高存储速率,实现大数据量的实时存储．使用Verilog语言编写底层FPGA程序．测试结果表明：可以实现可控深度的预采样;ADC有效位达14b,输入10MHz的正弦信号时,通道间相干系数能达到0．9983,信号完整,能满足对高速信号的采集要求．     

脉冲激光光谱测试仪的设计

设计了一种基于ISP技术的线阵CCD的驱动电路和高速脉冲光谱数据采集卡,建立了一套智能化脉冲激光光谱测试系统。该系统主要由分光系统、CCD传感器、光脉冲同步信号发生器、数据采集卡及计算机等部分组成。CCD将光强信号转换为电信号输出,经A/D转换器转换后的数字信号存入数据采集卡的帧存储器中,由计算机控制进行光谱数据的分析、处理。提出了用重心法对脉冲激光器的重复频率进行评估的方法,使测量精度达到了亚像素级。对系统所用脉冲激光器谱线峰值波长的复现性进行了测量,其标准差为0.0327nm。     

动态光散射法测定纳米材料粒度的比对实验

对纳米材料粒度的检测是研究纳米材料及相关产品性能的重要手段之一,不同实验室之间测试结果的比对将有助于了解和掌握目前国内对纳米材料粒度的检测能力和水平。比对实验选用动态光散射法,对10台不同型号的仪器的测量结果用Z比分数法进行评价。结果表明:使用动态光散射法测定纳米材料粒度方法可行,参与比对实验室目前的检测水平基本上可为相关科研单位或生产厂家提供较准确的粒度检测结果。     

FPGA的双时间法在变粘度油流量装置上的应用

由于变粘度油流量标准装置标准器容积较小,检定时间短,容易产生较大的计时计数误差.现根据双时间脉冲插值计数原理,以现场可编程门阵列(FPGA)为主要硬件研制了高精度计数系统,用于解决检定过程记录脉冲个数不足的问题,实现对检定时间和标准体积管及被检表发送脉冲数的精确记录.实验结果表明,脉冲插值效果良好.