基于ADS7945的微弱信号采集系统

针对实际测试测量过程中微弱信号容易被噪声淹没且处理困难的问题,本文设计了一种基于ADS7945的微弱信号采集系统。该采集系统的设计以ADS7945、程控增益放大器PGA202和累加平均算法为基础。在硬件设计过程中综合分析了供电电源、电压基准以及屏蔽对系统性能的影响,并给出了相应的设计方法。在软件设计过程中使用FPGA完成对ADS7945的采集数据解串及实现累加平均算法。实验结果表明该微弱信号采集系统可以对10KHz,50μVpp的正弦信号进行有效测量。在输入10KHz,50μVpp正弦信号时,系统的信噪比达24.6d B。     

MeasurementStudio在便携式高速数据采集系统中的应用

针对目前便携式数据采集系统需要快速、准确处理大量数据的要求和特点,提出了基于MeasurementStudio工具软件在高性能PC上进行数据处理的应用软件方案,解决了嵌入式硬件计算性能不足,存储空间小,实时处理性能弱,用户界面设计繁琐的难题。本设计以FPGA为控制核心,通过高精度ADC采集多路电压信号,利用高速单通道USB FIFO桥接芯片FT232H,以高达40MB/s的数据传输速率上传测量数据到PC。依托NET平台,使用完全面向对象的C#编程语言和NI性能优异的数据处理库及专业的工程UI控件库,分析测量数据并开发用户界面。该研究对于未来便携式数据采集系统的设计具有参考价值。     

多通道分布式航天器舱体健康数据采集方案设计

针对航天器长期处于辐照、冷热交变等恶劣环境下,内部、外部结构产生疲劳、屈曲等威胁航天器安全等因素,提出多通道分布式航天器舱体健康数据采集方案。该方案能够实时将舱体强度、力、热等飞行参数采集、存储及分时下传。采用FPGA+数字信号处理器(DSP)架构设计多通道、高精度数据采集系统,通过"调零"及"差分电桥"技术消除远距离线损阻抗及压降,并通过多级选通开关高速轮询采集变化的模拟信号。测试结果表明:电阻信号采集精度高于5‰,微弱电压信号采集精度高于2‰,可应用于航天器的实时健康监测与状态评估。     

GPS信号模拟器中x/sin(x)数字滤波器的设计和实现

结合一个实际 GPS信号模拟器数字中频系统的指标要求 ,介绍用 matlab设计窄带 x/sin( x)数字滤波器的方法 ,并在 Xilinx公司的 FPGA中实现所设计的 7阶 FIR滤波器 ,所设计的滤波器输出延迟为 8个时钟周期 ,后仿真的最高速度大于 1 2 0 MHz     

高精度新型调制变送器设计与应用

从传感器测量物理量的原理出发,通过对传感器输出信号的特点分析,阐述了高精度新型调制变送器获取被测信号的设计思想与组成单元,详细分析了变送器关键电路设计原理。电容变送器在试车台液位远传系统中的成功应用表明,新型调制变送器具有精度高、通用性强、使用可靠等特点。     

基于FPGA的大扭矩液压伺服试验机测控系统研究与设计

针对大扭矩液压伺服试验机,重点分析测控系统功能需求,基于 FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)研究和设计信号采集测试和液压伺服控制器,用 Verilog HDL硬件描述语言实现功能模块,仿真结果表明,FPGA实现测控系统的可行性和灵活性。     

基于伪码锁相技术的高精度测距修正方法

双向单程体制星间通信测距接收机中,基带负责通信测量的现场可编程门阵列(FPGA)工作时钟通常与外部时频单元送给接收机的10.23MHz时钟是异步关系,这样会导致FPGA内部产生的测距时刻与10.23MHz产生的测距时刻(即秒脉冲上升沿时刻)不完全同步,为了以时频单元输入的测距时刻为基准,需要对FPGA内部产生的测距时刻与时频单元产生的测距时刻进行同步处理。文章提出一种采用伪码锁相跟踪测量的测距修正方法,用FPGA的工作时钟去采样跟踪时频单元10.23MHz时钟,最终输出测距时刻脉冲和相位差,其中测距时刻脉冲用于采样测距信号,而相位差则转换为时间差用于对测距结果进行修正。经理论分析、仿真及FPGA验证,结果表明:此方法可以实现两个异步时钟测距时刻的高精度同步,测量精度高可达皮秒量级,且实现简单,占用FPGA资源较少。     

高精度加速度计测试标定系统的构建

加速度计是惯性导航系统的重要测量器件之一,加速度计的发展趋于高精度、小型化的特点,高精度加速度计的测试标定也面临前所未有的挑战.针对偏值重复性优于0.1 μg,标度因数重复性优于0.1 ppm的高精度加速度计的测试标定系统的构建,通过对加速度的输出参数模型、输入信号的给予能力以及输出信号的获取能力等方面进行综合分析,识别出稳定重力场、高精度位置转台、精密采样电阻、高精度信号采集系统、恒定的测试温度等影响高精度加速度计标定结果的关键因素并对其进行了验证,为构建高精度加速度计测试标定系统提供依据.     

宽带噪声调频信号产生系统的数字化硬件实现

宽带高精度的噪声调频信号在现代电子干扰系统中应用广泛。传统的模拟或半数字化的噪声调频信号产生方式容易受到温度等环境因素的影响,已无法满足现代电子战中对噪声调频信号的要求。提出了一种新型的噪声调频信号产生方式,基于现场可编程门阵列FPGA的全数字化实现架构,通过直接数字频率合成DDS技术实现。FPGA的时序分析结果表明,该系统主频到达了250MHZ以上。对硬件实现电路的测试结果表明,该系统能够产生带宽超过300MHZ、带宽调整精度5kHz以内的噪声调频信号。     

数字相关法测时差的工程实现

时差测量精度是定位技术的关键指标。传统模拟法的时差测量精度随输入信号的沿宽加大而变坏(相同信噪比),当信号沿宽达到1500ns时,其时差测量精度已不能满足定位系统的要求。而数字相关法能适应不同沿宽的雷达信号时差的高精度测量。介绍了利用A/D、DSP和FPGA等器件搭建的硬件系统来实现数字相关法时差测量的方法。重点讨论了A/D采样模式、数字滤波、相关算法简化、插值技术及最终数据的统计处理。该方法具有一定的普遍适用性。     

基于FPGA的数据接口电路设计

鉴于FPGA设计数字电路的多种优势,针对星上相机输出数据格式和地面采集系统接收数据格式不一致性,改变传统的设计方式,进行了基于FPGA的数据接口电路设计。文章描述了电路设计的基本原理、实现方案、时序仿真,并对电路设计中遇到的关键问题的解决进行了阐述。其中实现方案包括FPGA外围电路硬件设计和FPGA芯片内软件时序设计。     

一种基于FPGA用游标法实现的时间间隔测定器

文中介绍时间间隔的测量原理和游标法的测时原理,针对一种基于FPGA的高精度测时系统,描述其硬件实现。该系统利用粗测与细测相结合来测量两个脉冲信号之间的时间间隔,其测时分辨率可达到1ns。系统具有精度高、功耗小及实现简便等优点。     

数字式低温液位测量系统

液体火箭发动机试验中,低温推进剂(液氢、液氧、液态甲烷等)的稳态流量是发动机设计的重要参数。目前用自主研制的分节式电容液面计、电容变换仪、采集设备和计算机组成流量测量系统,实现氢氧发动机高空模拟试验及校准试验中高精度稳态流量的测量和实时液位监测。为了提高电容式液位计的测量精度和可靠性,对变送仪表的性能进行了改进。研制了基于FPGA的数字式液位测量仪,测量系统仅由分节式液位传感器、数字式液位测量仪和计算机构成一套完整的解决方案,实现了仪器的智能化和数字化。     

一种基于FPGA的高斯噪声源设计

针对当前高斯噪声源的应用需求,设计了一种基于FPGA的高斯噪声源。文中采用可定时播种的LFSR产生均匀分布随机序列,其中ADC采集系统噪声产生真随机种子定时为LFSR播种,由此得到的高速均匀分布序列。应用Box-Muller方法将均匀分布序列变换为高斯分布序列。为了实现高速运算变换,以查表方法取代了开方等运算,同时论文采用线性插值的方法大幅度减少查表使用的片内高速存储资源,该方法适宜在FPGA内实现。经过仿真验证原理正确,设计合理,研制的样机合成高斯噪声样点输出率达到250MHz。     

一种宽范围非合作目标中频角跟踪接收机的设计与实现

为实现对非合作星间目标信号的捕获跟踪，提出了一种基于单通道单脉冲跟踪技术的非合作目标中频角跟踪接收机软硬件设计方案。硬件平台设计方案结合了FPGA与DSP在算法处理上的优势，涵盖高速ADC设计、系统时钟设计等。针对非合作星间目标信号的特征，提出了不同调制体制、不同码速率的非合作宽带数据传输信号的检测识别、角误差信号提取与分离方案，涵盖数字预处理、数字信道化、信道判决、信号检测估计、角误差信号提取等处理环节。系统捕获跟踪试验结果表明该非合作目标角跟踪接收机可以完成对多种调制体制(BPSK、QPSK、SQPSK等载波相位调制)、不同码速率(1kbps～300Mbps)的非合作宽带数据传输信号的角误差信号提取与分离,载频估计精度优于100kHz，码速率估计精度优于100kbps。本系统可实现对非合作目标信号的有效跟踪，为开展非合作目标角跟踪接收机的工程化研究奠定了扎实基础。     

微弱GPS信号精捕获算法

为了解决微弱GPS信号比特/二次编码（Neumann\|Hoffman码）的同步以及频偏精细估计等问题,本文提出了对相关器输出数据进行精捕获的算法。通过对相关器输出数据进行二次变频,对不同频点的信号进行比特/二次编码位置的搜索,从而实现弱信号条件下比特/NH码的同步以及频偏的精捕获。精捕获后,使用频偏补偿后的数据进行频偏的再次精细估计。经过理论推导和仿真验证,在C/N0不低于20dB/Hz时,用1299个相关器输出数据进行精捕获时就有95%以上的检测概率,说明本方法适用于微弱GPS信号条件下比特/NH码的同步和频偏精细估计问题。
     

基于Spartan-6的微结构探测器APV25数字化系统设计

为满足微结构气体探测器多通道信号高速读出的需求,文章基于现场可编程门阵列(FPGA)Spartan-6设计了128通道前置放大芯片APV25的数字化系统。该系统中,APV25输出的串行模拟信号经模/数转换芯片ADS5242进行模/数转换,由Spartan-6接收、解串、缓冲和打包后,经千兆以太网传送至计算机进行存储和分析。经测试,该系统可实现APV25的最大采样速率280 k Hz,基线噪声低至716 e-。输入电荷量低于75 000 e-时,电荷响应线性良好。由于APV25的抗辐射特性,该系统有望用于空间多通道辐射探测系统。     

连线干涉测量信号处理方法及实验验证

干涉测量技术是深空探测任务中高精度获取导航数据观测量的重要技术手段。阐述连线干涉测量原理,详细推导干涉测量信号处理算法,用于准确提取反映航天器测角信息的时延观测量。分析信号处理数学模型,通过仿真验证算法的有效性。由于连线干涉测量具有严格的时间同步特性,同时消除了传播介质公共误差对信号的影响,通过搭建连线干涉测量实验系统实际采集地球同步卫星信号进行分析,结果表明实验成功获取了清晰的干涉条纹,得到高精度的时延观测量信息,从而验证了连线干涉测量信号处理方法的有效性。     

高精度多通道飞行器结构载荷测量系统设计方法

飞行器是在大气层内或大气层外空间飞行的器械，包括航空器、航天器、火箭和导弹。飞行器在机动过程中，飞行器结构的截面载荷是结构设计的重要依据，截面载荷测量结果的准确度直接关系到结构设计的可靠性。针对导弹在飞行过程中结构内部应力难以测量的问题，提出了利用载荷测试仪实测应变载荷与LS-DYNA软件结合仿真分析的方法，该方法通过对单个桁条组件的应力性能进行有限元仿真验证，确认每个桁条组件的测点布局，设计载荷测试仪进行高精度载荷测量，测试仪由8通道应变测量模块与6通道温度测量模块组成，系统由单片机与FPGA共同控制，通过应变信号调理电路与温度信号调理电路提升信号的线性度，采用Flash实现大量数据的存储，通过RS422转USB将数据上传至上位机。通过上述工作验证了载荷测试仪高精度采集方案，结果表明载荷测试仪采集到的应变数据与温度数据呈高线性度，对导弹的弹体结构设计有一定的参考价值。     

无人直升机数据采集与处理系统的设计与实现

设计以FPGA处理器为核心的基于PC I总线的无人直升机数据采集与处理系统。在设计中提出了一种基于PC I总线的多路数据采集与处理系统的总体方案。该系统可对无人直升机实验室中模拟信号、脉冲信号、开关信号进行采集和对桨距的控制脉冲信号进行输出,能够对各类信号分别进行处理与分析,实验测试表明,系统能够完成无人直升机实验室数据采集与处理的任务。