高速数据采集系统中触发点同步技术研究

在高速数据采集系统中,并行时间交替采样会引起触发抖动,导致系统整体性能的下降。本文首先分析了触发抖动出现的原因,接着提出了一种基于FPGA硬件,利用时间扩展电路的触发点同步技术来降低触发抖动,最后进行了误差分析,并给出了采用该技术的实验结果。结果表明,触发点同步技术可以有效的降低触发抖动,同时相比较以往的软件查询算法,可以并行于采集过程完成触发点同步,因此不需要耗费额外的时间,并且也不会影响系统的整机性能。     

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。     

自适应采样法在存储测试中的研究及实现

在恶劣环境下,狭小空间内的存储测试系统的体积小,存储资源比较紧张。自适应频率采样能在最大限度的节省存储空间的条件下比较完整的记录被采集数据的变化情况。本文采用模糊算法解决了存储测试系统自适应采样时外触发不准确的问题,能够让系统实现自适应频率采集。     

微机实时系统采样数据存储方法分析

分析了微机实时系统采样数据存储的过程及应注意的问题，对如何保证采样周期短、信号路数多的实时微机系统采样数据存储的实时性问题进行了研究，介绍了目前常用的两种方法，并对其优缺点进行了评价。在此基础上，提出了一种页存储的新方法，即利用微机１６位地址可分别操作高８位和低８位的特点进行存储，解决了常用方法存在的问题，具有方便、简捷的优点，并给出了该方法的流程及程序。     

微机实时系统采样数据存储方法分析

分析了微机实时系统采样数据存储的过程及应注意的问题，对如何保证采样周期短，信号路数多的实时微机系统采样数据存储的实时性问题进行了研究，介绍了目前常用的两种方法，并对其优缺点进行了评价。在此基础上，提出了一种页存储的新方法，即利用微机１６位地址可分别操作高８位和低８位的特点进行存储，解决了常用方法存在的问题，具有方便，简捷的优点，并给出了该方法的流程及程序。     

无人机多通道温度测试系统设计

针对无人机温度测试数据的实时性和高可靠性,提出了将传统存储测试技术和无线传输的结合的温度测量方法,设计了无人机多通道温度测试仪,实现无人机飞行过程中多通道温度的无线实时传输和存储,研究了无人机多通道的采样策略和无线数据传输中的数据纠错技术。系统采用了两片存储器交替存储,提高了存储速度。经过大量恶劣环境下存储测试和远程数据无线传输实验,结果表明,该测试系统能够精确记录无人机飞行过程的各测试点的温度变化并实时传输。     

无线多通道冲击波采集存储技术

针对存储式爆炸冲击波超压测试系统需要实时反馈测试状态的需求,设计了一种基于数传电台组网的无线多通道冲击波超压采集存储系统。该系统以XC6SLX16为核心,可同时进行四路冲击波超压数据的采集存储,每通道采样速率1 MSPS,触发阈值可设置,同时以数传电台进行组网,可实现15 km以内、1 Mbps通信的实时监测。并对系统进行了集成化设计,提高了系统的适应性,适用于多种实验环境。在靶场进行了小当量静爆试验验证,系统成功获取到了准确的冲击波超压数据,与HBM标准设备比较,误差在5%以内。试验结果证明该系统获取数据的准确性,为新型武器的毁伤评估提供一种测试技术。     

基于FIFO的并条机高速数据采集系统设计

如何在很高的出条速度下准确而实时地对棉条厚度信息进行采集,是高速并条机研究中的一大难点.本文提出了一种基于FIFO的并条机高速数据采集系统,描述了系统硬件和软件的设计与实现.对数据采集的特点进行了分析,介绍了FIFO存储器的使用方法,采用定长和定时两种不同的采样触发方式保证了系统的采样精度,并对采集系统的精度进行了检验.目前该系统已应用于某棉纺机械厂新型高速并条机,满足了数据实时采集和高速存储的要求.     

基于PCI总线的雷达信号采集分析系统设计

为满足雷达试验要求，设计了一个雷达信号高速大容量数据采集分析系统，该系统最高采样速率为200MSPS、存储容量为4000GB，并具有强大的触发功能。在硬件方面，设计了高速数据采集卡和硬盘阵列控制组合，实现了数据的高速采集和高速大容量存储；在软件方面，提供了采集数据的波形显示及时／频域分析测量等功能，并根据雷达信号的特点提出了波门压缩和幅度压缩方法对数据进行压缩。目前该系统已交付某雷达试验靶场使用。     

非均匀采样信号重构算法

并行交替技术可以极大地提高ADC系统的采样率,但是采样时间偏差造成的周期性非均匀采样严重地降低了系统的性能,消除非均匀采样的影响,对并行交替式ADC系统发展具有积极的推动作用.本文采用频谱分析方法,研究了非理想测试信号对时间偏差估计的影响,提出了一种新的时间偏差估计算法,通过计算机仿真数据验证了算法的有效性.研究了一种基于系统输出序列频谱的滤波重构算法,通过原型电路的实际数据,证明该算法可以有效地重构非均匀采样信号,为该算法的应用提供了理论基础.     

铁电体触发赝火花开关实验研究

本文阐述了铁电体触发开关的工作原理,进行了铁电体触发开关的实验研究。得出了气压与开关导通时间和延时的关系,并对此实验结果进行了分析。在开关间距为3mm、真空度为2.5Pa、阴极腔的深度为19mm、小孔直径为4mm的条件下测得开关的抖动小于3ns。实验结果表明触发电压的高低对开关抖动的影响很大,随着触发电压的升高开关的抖动越来越小。当触发电压达到6kV左右时,开关的抖动小于1ns。     

铁电体触发开关的实验研究

利用铁电体作为脉冲开关的触发源,是当前脉冲功率技术发展的一个重要研究方向,为掌握铁电体作为触发极的工作性能,阐述了铁电体触发开关在真空条件下的工作原理和实验结果,给出了铁电体触发开关的设计思路及电极结构图并进行了真空条件下铁电体触发开关的实验研究,在开关间距0.3mm、真空压力度8cPa的条件下测得开关的抖动<800ps。实验结果表明:触发电压的高低对开关抖动的影响很大,随着触发电压的升高开关的抖动越来越小,但触发电压超过某一值时开关的抖动又会增加;开关阴阳极之间的间距对开关抖动基本无影响,对于不同的铁电体触发极,其触发电压的最佳值不同。     

激光触发真空开关触发稳定性及时延特性

为了研究影响激光触发真空开关(LTVS)导通时延及抖动特性的关键因素,搭建LTVS高电压大电流实验平台,分别改变触发激光能量、工作电压、触发极性以及触头间距等参数,考察其对LTVS导通时延和抖动特性的影响,并对LTVS的导通机制及触发稳定性进行理论分析。实验结果表明:在一定范围内,增加触发激光能量、增加主间隙电压、采用阴极触发方式或者缩短触头间距均可减少开关的导通时延及时延抖动;LTVS的导通是激光轰击触发极产生初始等离子体的热过程与主间隙两端电场加速初始等离子体扩散过程共同作用的结果,实验中所得到的结论对LTVS的优化具有重要意义。     

场畸变触发开关新型触发电极的设计与实验

气体触发开关是脉冲功率电路的重要组成器件。针对工程中对低抖动、长寿命气体触发开关的需求,结合三电极场畸变型触发开关,设计一种拥有较多孔隙的多环型触发极结构。对三种主电极-触发极分别为平板-多环、平板-圆盘、球冠-圆盘的开关进行击穿特性实验研究,结合电场仿真对比分析实验结果。实验结果表明:在22.4k V/40ns的触发脉冲和5.0~7.5k V的工作电压下,平板-多环结构的开关时延及抖动比较稳定,开关时延基本在81.0~84.5ns之间,抖动为0.8~1.1ns。平板-多环电极结构开关时延、抖动均明显优于平板-圆盘结构,其开关时延、抖动与球冠-圆盘结构基本相同但使用寿命优于球冠-圆盘结构。     

基于TVS的控制器设计

介绍TVS -A和TVS-B两种真空触发开关,通过实验研究它们的延时特性.同时为了便于调节触发能量,以此为基础设计了一个有关TVS控制电路.实验数据表明延迟时间和抖动时间随触发能量的提高而降低.延迟时间和抖动时间随主间隙电压的升高而大幅度地降低.通过提高主气隙电压,提高了触发的可能性.同时证明由于在触发结构上的改进,TVS -B比TVS -A有更优越的延时特性.     

多棒极型触发真空开关触发特性

主要研究多棒极型触发真空开关(TVS)的触发特性及其影响因素.研究表明,真空开关的触发时延主要由导通时延决定,增加触发电流的幅值和陡度(di/dt)可减小TVS的导通时延及其分散性.脉冲变压器直接触发TVS,可通过减小变压器漏感、提高触发电容的充电电压或增加触发电容电容量来降低导通时延及其分散性,但触发电容增加到一定值后对增加触发能量无帮助,没有必要继续增加.变压器直接触发方式可使导通时延减小至4ms左右,但分散性较大,且存在较小的触发回路电流导致的触发极熄弧现象.在脉冲变压器直接触发回路的基础上设计并研究了两种改进的触发回路:一种为脉冲变压器匹配续流回路,TVS导通时,通过续流回路的充电电容续流可使触发电流达kA级,导通时延减小至2～4μs,由于回路结构复杂,受到杂散参数影响,触发电流的幅值和陡度受到限制;一种为改进的触发回路,在触发极和阴极两端直接并接电容,导通时延可保持在1μs之内.最后研究并确定了并接电容选取依据和取值区间;对触发电压较小的TVS可在并接电容和触发极之间串联间隙,增大电容的充电电压和触发极能量,达到TVS可靠、精确触发的目的.     

几种利用ADC采样测量时钟抖动方法的比较

研究了使用ADC采样测量时钟抖动的基本原理,在阐述了已经公开发表的利用ADC采样测量时钟抖动的“相干测量法”和“信噪比测量法”的基本思想之后,本文还给出了一种基于正弦信号四参数估计测量时钟抖动的“参数估计法”,同时通过MATLAB仿真比较了这几种方法的优劣。仿真结果表明,“参数估计法”在这几种方法中具有独特的优势。总的来说,利用ADC测量时钟抖动的大小和分布具有测量设备简单,测量方法简便、快捷,测量结果精度高等特点。     

高速数字存储示波器实现技术

提出了一种基于随机取样技术的高速数字存储示波器的实现技术.采用FPGA实现100MS/ps数据采集控制和缓冲存储、触发控制、显示控制等所有逻辑控制电路,从而有效减小仪器体积、降低整机功耗;使用高分辨率模拟测时扩展器,使等效采样率达到10GS/ps,时间测量分辨率达到100ps,实现100MHz(-3dB)可重复信号的波形重现.文中给出了在最小时间分辨率下波形重建的结果.