杨涛[1]2004年在《高速高精度数据采集系统的研制》文中研究说明数据采集系统是信号与信息处理系统不可缺少的组成部分。现代雷达数字信号处理技术和软件无线电技术的发展,对数据采集系统的速度和精度的要求越来越高。研究和开发高速高精度数据采集系统是上述课题的重要任务之一。在现代雷达系统中,宽带雷达信号应用的越来越广泛,相应地,通过数字信号处理的方法来处理超宽带雷达信号,需要高速的数据采集系统来提取信息。对于传统雷达信号接收机,幅相一致性较差。为克服这一问题,人们考虑在中频,甚至射频就对信号数字化,再在数字域内进行解调。同样需要高速的数据采集系统才能满足要求。高速高精度数据采集系统的开发受A/D变换器芯片发展水平的限制。目前,国内已有一些开发高速数据采集系统的报导,其采样率已可达1GSPS以上,但分辨率一般都不超过8位。分辨率太低限制了整个信号处理系统的质量。随着A/D变换器芯片产品性能的提高,在保持较高采样率的同时提高数据采集系统分辨率是当前急需解决的重要课题。本文的研究工作以高速数据采集系统为基础。根据ADC在接收机中所处的不同位置,讨论了几种目前主要的数字接收机的结构特点,说明了将ADC尽量靠近天线是目前数字接收机的发展趋势和高速高精度数据采集系统在数字接收机中的重要性。并针对高速数据采集系统的性能,通过量化理论的知识,完整地给出了评估数据采集系统有效位数的方法。在理论分析的基础上,设计并研制了一套200MSPS、10bit的高速数据采集系统,探讨了高速数据采集系统的设计与实现中的若干技术问题。测试结果表明该数据采集系统采样率可达200MSPS,有效位数达到8.19位。本文的主要内容如下:讨论了数据采集系统在现代雷达信号处理技术和软件无线电技术中的应用和要求,从而阐明了本课题的任务和实用意义。讨论了数据采集的若干基本理论和数据采集系统的有效位数评估方法。详细介绍了数据采集系统的设计和实现,以及专用接口转换板的设计与实现。
罗雪莹[2]2016年在《X-CT高分辨率探测采集系统研制》文中进行了进一步梳理工业CT技术,即工业计算机断层成像技术,因为其能准确、清晰的显示被测物体的内部结构,被誉为当今工业界最佳的无损检测技术。随着科技的进步和检测精度要求的提高,对工业CT探测采集系统采集到的图像质量要求越来越高。探测采集系统的作用是探测穿过被测物体的射线信号,并将射线信号转换为数字信号,然后再上传给上位计算机供图像重建使用,是CT设备关键部分之一。探测采集系统的性能将直接影响到整个工业CT系统的图像质量。目前国内工业CT探测采集系统精度主要集中在16,18,20位,随着检测技术的发展,更加要求能够精确地检测和记录微弱信号以及一些复杂信号,对探测采集系统的精度有了更高的要求,对探测采集系统采集到的图像清晰度和细节要求更高。针对以上的需求,本课题致力于研制高动态范围的24位工业CT探测采集系统,能更好的满足工业CT系统对探测数据采集系统高动态范围的要求,有很好的发展前景。对此,论文主要从提高探测采集精度,提高图像质量方面研制出了24位探测采集系统,首先,论文对探测采集系统进行了需求分析,并通过不同的设计方案进行对比以确定系统最终的总体设计方案;然后,分别从硬件和软件两方面进行设计,课题针对应用直线加速器射线源的高能工业CT设备进行研制,选用中心已有的高能探测模块,该模块由线性半导体光电二极管阵列(LDA)加CdWO4闪烁体构成,AD转换芯片主要选用能够达到24位高分辨率的Σ-Δ型ADC;最后对所设计的系统进行性能测试和结果分析。在最终的调试阶段,首先采用Altera公司的嵌入式逻辑分析仪SignalTap II对系统进行调试和分析,然后采用工业CT探测采集系统内部测试软件进行硬件调试分析。系统最终调试结果表明,系统动态范围满足要求,达到了探测采集系统要求,达到预期目标。
刘小红[3]2005年在《高速数据采集VXI模块的研制》文中研究表明随着社会数字化程度的提高,高速数据采集在测量和控制领域中占有非常重要的地位。VXI 总线测试平台是仪器测量领域的前沿技术,可以灵活地组建自动测试系统,其模块化、速度快、可靠性高、数字吞吐能力强的特点使VXI 总线在世界范围内有着广泛的应用。本课题的研究对象是高速数据采集VXI 模块,是将数字存储示波器的核心部分—采集与控制电路集于一体,模块化,以便应用于基于VXI 总线的数字存储示波器。对于高速数据采集与处理,随着数据量的不断加大和实时处理要求的不断提高,提出了运用DSP 进行数据处理,以便提高系统的实时性和数据快速存储的能力。本文研究了双路高速数据采集VXI 模块的实现方法,综合运用了DSP、CPLD等技术。模块最高采样率达200MSa/s,具有8bit 垂直分辨率,32M 存储深度,能够实现立即触发、延时或超前触发和软件触发等多种触发模式。文中详细的讨论了前端信号调理电路、A/D 转换电路及数据存储和传输电路的设计;使用CPLD 进行了模块的控制逻辑和VXI 接口设计;阐述了随机等效采样原理及其实现电路的设计;以DSP 为核心设计了软件流程,并结合电磁兼容原理对模块进行了PCB 板设计,总结了实际工作中遇到的一些问题和解决办法。本文研究内容对PXI、PCI 高速数据采集模块、数字存储示波器及其它形式的高速数据采集的研究有较大的参考价值。
周宏健[4]2012年在《大功率整流部件损耗监测系统的数据同步采集与通信设计》文中研究表明近年来，大功率整流系统已被广泛应用于化工、冶金、城市轨道交通及高压直流输电等领域，国家能源科技“十二五”规划围绕“安全、高效、低碳”的要求，提出对这些高能耗行业进行低碳技术改造和低碳经济的发展思路。为实时监测整流系统的一些重要部件的运行功耗，考核设备的实际性能，对其做出相应整改措施，迫切需要研制一款多通道高精度的监测系统。本文主要研究了监测系统的数据同步采集及通信方式。本文首先概述了监测系统的数据采集技术和通信方式的研究现状，介绍了多通道高速高精度的数据采集技术。根据监测系统多通道数据同步采集的要求，通过对同步采样方法的详细讨论，拟定将软件同步措施的偏差累积增量法作为提高采集单元同步采集的方法，以及使用光纤通信来同步触发采集单元进行采集。其次，综合考虑系统的测量精度以及电流、电压同步采集的要求，选择6通道同步采样的ADS8364转换器作为系统的采样芯片。根据系统的总体结构，对A/D采样模块进行了分析。采用模块化设计方法，对采集模块进行了软件设计，实现了多通道同步数据采集。最后，研究了单片机与网卡芯片的通信接口电路。通过对监测系统通信协议的分析，确定了各层的通信协议。设计了底层网卡的驱动程序，完成RTL8019AS的寄存器的正确配置，以实现数据包的正确接收与发送。然后，设计了TCP/IP通信连接模块，完成各采集板与上位机的通信连接，实现各采集板对上位机指令的接收以及采集数据的传输。
孙阳[5]2003年在《基于DSP的VXI高速高精度数据采集技术研究》文中研究说明VXI总线测试平台是仪器测量领域的前沿技术，可以灵活地组建自动测试系统，其模块化、灵活性强、即插即用、数字吞吐能力强的特点使VXI总线测试平台的应用越来越广泛。本文设计的高速高精度数据采集系统是基于VXI总线的自动测量模块。 对于高速数据采集与处理，随着数据量的不断加大和实时处理要求的不断提高，人们提出了用DSP进行数据处理，以便提高系统的实时性，并减小对数据传输速度和存储容量的压力。DSP高度优化的结构使它能快速响应I／O的变化，并进行高速数据传输。因此，基于DSP的高速高精度数据采集模块已成为VXI自动测试系统的基本模块之一。 文中首先介绍了一种模块化的VXI仪器平台VVP(VXI Versatile Plug-in)。VVP系统是一种寄存器基、C尺寸、单槽位的32位VXI仪器，它采用主板+插板的构架，具体功能分散在若干插板上形成应用子系统，每个主板最多支持4块插板。主板采用32位浮点DSP做VXI模块的主板控制器，利用其高度优化的处理器结构和独特的指令系统，对数据采集进行高效实时的控制、分析与处理。 高速高精度数据采集模块是在VVP仪器平台上开发出来的。该模块作为一块VVP仪器平台上的插板，采用20MSPS的16位A／D转换器，一块插板上设计了2个高速A／D转换通道，每个通道有4K×16位的缓冲存储器，可以内部触发、外部触发和软件触发。VVP仪器平台最多可以支持4块插板8路A／D同时工作。 VXI仪器没有传统仪器的操作和显示面板，对VXI仪器的操作与显示是借助上位计算机来实现的，用户与仪器的交互界面也变为了由计算机软件实现的软面板，虚拟仪器的软面板以图形化的界面与用户交互，大大方便了用户熟悉和操作仪器。对于本采集系统我们提供了功能强大的软面板，利用软面板可用交互的方式控制VXI仪器，DSP程序可以灵活方便地从上位机下载。 最后，文中给出了高速高精度数据采集模块的测试结果和结论。
李卫星[6]2011年在《宽带雷达数据采集与实时成像处理技术研究》文中研究说明空间目标高分辨雷达能获取目标的形状、结构信息,是空间目标识别的基础。本文紧密围绕高分辨雷达数据采集及处理关键技术,在回波模拟、数字正交解调、逆合成孔径雷达(ISAR)实时成像、高速高精度数据采集电路设计、高速数据传输电路设计与实现等方面展开深入研究。本文内容主要分为叁个部分:第一部分研究了ISAR回波模拟技术和数字正交解调技术。结合空间目标的特点,建立了去斜处理后的目标回波信号模型和目标与雷达的相对运动模型,生成模拟回波数据并对其进行成像仿真,基于本文设计的回波模拟器,实现了去斜回波的模拟。在研究数字正交解调原理与实现结构的基础上,结合多相滤波理论,推导了基于低通滤波器的数字正交解调免混频实现结构。深入研究了滤波器参数对正交解调性能的影响,并基于FPGA平台设计实现了数字正交解调模块。第二部分研究了ISAR实时成像实现技术。针对传统的互相关包络对齐法精度不足的问题,通过对实测数据的分析,得到回波数据相关系数的精细分布特征,然后使用二次多项式拟合求取精确偏移量,并利用傅里叶变换的频域移位性质实现了更为精确的包络对齐。实测数据实验结果表明:二次多项式拟合法对齐精度高且计算量较小,适合于ISAR实时成像。在此基础上,完成了成像算法在基于多DSP的实时信号处理机上的映射与优化,实现了二维实时成像。针对模拟去斜方式存在的不足,研究了基于直采数据的数字去斜脉压方法,通过实测数据处理,证明该方法具有较好的脉压性能,且大大减小了数据量,为基于直采数据的实时成像的工程实现提供了依据。第叁部分研究了硬件电路设计与实现技术。根据项目需求,提出去斜采集工作站的硬件设计方案,研制了去斜采集与回波模拟板,并对该板卡进行功能测试,验证了其各项指标均能达到项目需求。基于硬件平台,研究了基于PCI9656和基于光纤的高速数据传输技术,进行了去斜采集工作站的软件设计,并初步完成了分系统联合调试。本文的研究成果保证了某宽带雷达数据采集与处理分系统的研制顺利进行,为数据采集、处理及实时成像技术的工程实现提供了重要的技术支持。
《中国公路学报》编辑部[7]2017年在《中国汽车工程学术研究综述·2017》文中认为为了促进中国汽车工程学科的发展,从汽车噪声-振动-声振粗糙度(Noise,Vibration,Harshness,NVH)控制、汽车电动化与低碳化、汽车电子化、汽车智能化与网联化以及汽车碰撞安全技术5个方面,系统梳理了国内外汽车工程领域的学术研究进展、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。汽车NVH控制方面综述了从静音到声品质、新能源汽车NVH控制技术、车身与底盘总成NVH控制技术、主动振动控制技术等;汽车电动化与低碳化方面综述了传统汽车动力总成节能技术、混合动力电动汽车技术等;汽车电子化方面综述了汽车发动机电控技术、汽车转向电控技术、汽车制动电控技术、汽车悬架电控技术等;汽车智能化与网联化方面综述了中美智能网联汽车研究概要、复杂交通环境感知、高精度地图及车辆导航定位、汽车自主决策与轨迹规划、车辆横向控制及纵向动力学控制、智能网联汽车测试,并给出了先进驾驶辅助系统(ADAS)、车联网和人机共驾等典型应用实例解析;汽车碰撞安全技术方面综述了整车碰撞、乘员保护、行人保护、儿童碰撞安全与保护、新能源汽车碰撞安全等。该综述可为汽车工程学科的学术研究提供新的视角和基础资料。
李立学[8]2003年在《基于CAN总线的分布式24位数据采集系统的设计与实现》文中研究指明基于CAN总线的分布式24位数据采集系统结合了高精度数据采集技术与先进的CAN现场总线技术，实现多通道、分布式高精度数据采集，除可用于地球物理中的现代地震勘探、直流电法，现代医学中的血液分析、心电信号处理以及环境检测与监测等专业领域，也可用于一般的工业测控对温度、湿度、压力和机械振动等模拟信号的采集。这种具备标准接口的智能化、网络化的高精度数据采集系统结构代表了当前仪器仪表的发展方向，具有广阔的应用前景。本文简要介绍了现场总线技术的发展历程，指出现场总线技术是未来自控领域的重要技术，基于现场总线技术的全分布式控制系统是自动化系统的发展方向。在对采用现场总线技术的分布式高精度数据采集系统的市场需求的分析之后，给出了系统研制的目的和意义，提出了系统软件、硬件框架结构和具体实施技术路线。本文对系统硬件的叁个部分：24位数据采集子站节点设计、CAN中继器设计和PC机CAN接口适配器设计分别进行了研究。指出24位数据采集子站精度等指标是本数据采集系统的核心问题。针对于不同的应用，数据采集子站采用CS5396和ADS1252两种不同的24位模数转换器来设计。其中CS5396适合于对1～2通道1Hz～40kHz交流信号的采集，而采用ADS1252的设计适合于对1～8通道DC～10kHz信号的采集。论文详细地讲述这两种24位数据采集子站的设计过程，总结了常用的传感器接口与前置放大电路设计、模拟可编程低通和高通滤波器电路设计、工频陷波电路设计、单端/差分变换电路设计、多功能外同步输入/输出电路的设计和以单片机、大容量SRAM和CPLD为系统控制核心的设计方法。并就CS5396输出数据格式转换、高精度数据采集系统中的电源滤波、多片ADS1252的同步与转换数据的存储与解码和电路板的布局布线等关键技术问题的解决办法进行了叙述。24位数据采集系统中，系统的供电电源设计直接影响系统的性能指标，论文在查阅国内外大量的设计资料情况下，结合自己的实践经验，总结了一般高精度模数混合仪器仪表的电源设计方法、电源滤波电路和系统电路板布局。论文从理论上分析了CAN中继器原理与设计要求，设计了CAN中继器硬件，通过逻辑仿真说明了设计的可行性；论文提出PC机CAN接口适配器采用EPP/ECP协议通过并
李召辉[9]2017年在《多光束光子计数激光成像技术研究》文中进行了进一步梳理激光雷达是一种主动遥感技术,利用激光照亮目标,并探测激光回波信号,从而获得目标的距离等信息。由于激光雷达具有高精度、小型化、低功耗等优势,在地形地貌测量、植被探测、大气物理研究等领域发挥着重要作用。突破激光雷达的工作距离限制,以及提高系统探测速率,是当前该方向的两个研究重点。单光子探测技术结合时间相关单光子计数技术(TCSPC)能够将回波信号探测灵敏度提高至量子极限,大幅提升了激光雷达的工作距离和性能。另一方面,多光束体制能够实现大幅宽快速扫描探测,是提高激光雷达探测速率的重要方法。本文结合以上两种技术,发展出多光束光子计数激光成像雷达,实现了远距离快速激光扫描成像。本论文围绕光子计数激光测距和成像开展关键技术研究:1)大规模高性能多通道单光子探测器;2)多光束产生和接收技术;3)多通道高精度飞行时间测量技术。其中,基于盖革模式硅雪崩光电二极管(Si APD),发展基于FPGA的多通道主动抑制技术和多通道光纤耦合技术,实现100通道单光子探测器。该探测器体积小、功耗低,平均探测效率大于30%@532nm,暗计数小于3kcps,是当前规模最多的分立器件组成的多通道单光子探测系统之一;基于衍射光学元件(DOE)和光纤阵列,实现了 100光束激光产生与接收,解决了大规模多光束高精度收发匹配装调难题,各通道耦合一致性达到90%,光纤通道间串扰小于1%;基于FPGA板卡,实现了 100通道高精度时间数字转换测量(TDC),时间分辨率达到64ps,并且利用FPGA并行运算优势,实现了板上TCSPC,最后将100通道光子飞行时间数据通过USB接口上传至计算机,实现100光束激光扫描成像,实验中,最大叁维成像距离超过2.5km,精度达到26mm,而平均到达探测器的回波光信号仅为0.0065/脉冲。另外,针对单光子探测器在激光叁维成像和测距的实际应用中受到背景光干扰和测量模糊距离等问题,本文开展了啁啾脉冲调制激光测距技术和日盲紫外激光成像技术的研究。其中,基于正弦门低通滤波探测技术,实现InGaAs/InPAPD,1.5GHz高速单光子探测器,将死时间降低至6.4ns,从而实现200MHz调制带宽的啁啾脉冲调制激光测距,解决了"距离模糊"问题;基于Si APD单光子探测器和266nm脉冲激光,利用地表日盲紫外波段太阳光辐射几乎为零的条件,克服了背景光干扰,实现了日光下百米量程、厘米级精度的日盲紫外激光叁维成像。本论文的主要研究内容和创新点如下:1.基于FPGA实现了 100通道Si APD单光子探测器,结合多光束收发装置和基于TCSPC技术的多通道数据采集系统,完成了 100光束光子计数激光成像系统的搭建和测试。1)通过改进APD的制冷和光纤耦合工艺,采用光纤耦合的APD阵列,结合FPGA逻辑处理电路,实现了 100通道单光子探测器的研制。探测器包括雪崩信号提取模块、主动抑制模块、电源模块和温控模块。100通道单光子探测器在532nm的平均探测效率为36.8%,暗噪声计数小于3 × 103cps,时间抖动约为800ps,并且各个探测通道之间不存在信号串扰。2)在激光发射端,利用DOE对激光器出射的激光信号进行分束,产生100光束的一维光束阵列。在回波接收端,接收镜接收到的回波光信号,直接耦合进入1×100的光纤阵列中,实现了激光信号的高精度收发。3)基于100通道Si APD单光子探测器,并结合100通道TCSPC数据采集模块以及二维扫描平台,完成了 100光束光子计数激光成像。系统单次可以采集较大幅宽,通过扫描的方法,可以快速获得目标表面距离信息的密集点云,提高了成像系统的工作效率。最终,实现了公里级探测量程,厘米级距离测量精度的激光叁维成像。2.发展正弦门低通滤波InGaAs/InPAPD单光子探测技术,实现了 1.5GHz门控高速单光子探测器,并将其应用于啁啾脉冲调制激光测距系统中。1)正弦门低通滤波方案,通过高速正弦门来实现对APD雪崩状态的快速抑制和恢复,并根据门信号引起的尖峰噪声信号和雪崩信号在频域上的差异,借助于合适的低通滤波器,即可从尖峰噪声信号中提取出有效的雪崩信号。基于该方案,我们实现了 1.5GHz正弦门控的InGaAs/InPAPD的单光子探测器,其有效探测门宽约为200Ps,死时间约为6.4ns,可以完成"准连续"工作的高速单光子探测。2)啁啾脉冲调制激光测距系统中,啁啾脉冲调制信号的调制带宽决定了系统的测距精度。通过减小单光子探测器的死时间的方法可以提高调制带宽,进而改善系统的测距精度。基于1.5GHz正弦门控的InGaAs/InPAPD的单光子探测器,啁啾脉冲调制信号的调制带宽可以达到200MHz以上,同时保持30dB的频谱信噪比,系统的测距精度优于0.12m。3.完成了实用小型化Si APD单光子探测器研制,并将其应用于266nm激光成像,结合时间相关单光子计数器(TCSPC),实现了日光下的日盲紫外激光成像。单光子探测器在266nm波段的探测效率约为3%。由于大气层的强烈吸收作用,在地面上几乎不存在日盲紫外波段的太阳辐射,系统可以在日光下正常工作,实现了全天时的激光叁维成像。
张震[10]2009年在《多功能数据采集仪的研制》文中研究指明数据采集是现代测控系统的关键环节之一。常见的数据采集系统是为特定的功能需求而开发,每一通道上只能针对某一特定信号进行采集,通用性不强。基于这个问题,针对常见的工业控制场合的压力、流量、液位、位移、频率、温度、脉冲量、开关量等数据采集需求,综合PLC和无纸记录仪的优点,研制了一套多通道、高性能、通用型、便携式数据采集仪,在任何一个模拟通道上都可以实现对多种模拟信号的采集,以较低的成本最大程度地满足各种工业控制场合多通道、高精度的数据采集需求。系统分为下位机数据采集板和上位机监控界面两部分,分别完成数据采集和数据显示的任务,两者通过通用串行接口协议(USS协议)和RS232/RS485总线进行通信。下位机数据采集板以内含24位A/D转换器的ADμC834芯片为核心,通过带隔离的两级模拟开关分别进行通道选择和功能选择,配合C语言编写的程序,完成模拟量和开关量的采集测量、数据发送和开关量的控制输出、噪声分析等功能。上位机监控界面利用C#.net语言和SQL Server 2005数据库进行开发,分析了系统的功能需求和用例模型,详细地描述了实验设置模块、操作显示模块、查询模块、噪声分析模块、滤波算法模块等模块的设计过程和所用控件。对系统的硬件和软件部分进行了功能和性能调试,并进行了噪声分析。结果表明:该采集仪的功能强大,采集准确可靠,实时性好。它实现了8路全隔离的模拟量输入、12路全隔离的数字量输入、8路全隔离的数字量输出、两路PWM输出和一路4～20mA输出。在任何一个模拟量输入通道上都可以实现电压、电流、热电偶、电阻/热敏电阻、叁/四线制热电阻等信号的采集;当采集任务改变时,只需重新设置采集命令。采集结果能够以曲线、表格等形式在上位机上实时显示,并具有噪声分析和精密测量功能。对于实时测量,利用Pt100传感器进行温度采集时,其采集精度达到±0.2℃,不确定度小于0.03℃;利用热电偶进行温度采集时,精度达到±0.5℃,不确定度小于0.08℃;对于电压、电流信号的采集,精度和不确定度都在0.3%以内;对于电阻/热电敏阻等信号的测量,精度和不确定度都在5%以内。精密测量的准确度更高。该采集仪的精度高,成本低,小巧精致,具有很强的通用性和抗干扰性,具有广阔的市场前景。该采集仪已应用于实际的工业现场中,结果令人满意。
参考文献：
[1]. 高速高精度数据采集系统的研制[D]. 杨涛. 电子科技大学. 2004
[2]. X-CT高分辨率探测采集系统研制[D]. 罗雪莹. 重庆大学. 2016
[3]. 高速数据采集VXI模块的研制[D]. 刘小红. 哈尔滨理工大学. 2005
[4]. 大功率整流部件损耗监测系统的数据同步采集与通信设计[D]. 周宏健. 湖南大学. 2012
[5]. 基于DSP的VXI高速高精度数据采集技术研究[D]. 孙阳. 浙江大学. 2003
[6]. 宽带雷达数据采集与实时成像处理技术研究[D]. 李卫星. 国防科学技术大学. 2011
[7]. 中国汽车工程学术研究综述·2017[J]. 《中国公路学报》编辑部. 中国公路学报. 2017
[8]. 基于CAN总线的分布式24位数据采集系统的设计与实现[D]. 李立学. 中国地质大学. 2003
[9]. 多光束光子计数激光成像技术研究[D]. 李召辉. 华东师范大学. 2017
[10]. 多功能数据采集仪的研制[D]. 张震. 杭州电子科技大学. 2009