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。     

基于FPGA实现信号脉冲压缩

本文以软件无线电为指导,提出利用FPGA平台实现脉冲压缩雷达信号处理的设计方案。首先分析脉冲压缩雷达信号处理流程;然后采用模块化设计思想,分别多信号采集,脉冲压缩,信号提取和目标识别步骤进行分析与设计：最后在MATLAB与ISE软件上进行仿真并给出仿真结果。     

医学超声内窥成像系统的数字增益补偿

为了补偿医学超声内窥镜中超声信号的传输衰减,设计了由AD8065、AD8331和现场可编程门阵列（FPGA）组成的前置放大与增益补偿电路．电路采用AD8065实现超声换能器与增益补偿电路间的阻抗变换,然后,根据超声信号在人体组织中的衰减规律,由FPGA输出补偿控制电压,控制AD8331实现对回波信号的补偿放大．对实际超声回波进行的补偿实验表明,该电路能够有效地补偿超声信号的传输衰减,而且,利用FPGA的可编程性,该电路可根据不同的衰减曲线进行灵活配置.     

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。     

基于可变阈值和过零检测的四声道气体超声波流量变送器

针对四声道气体超声波流量计,提出基于可变阈值和过零检测的数字信号处理方法,快速、准确定位回波信号,提高系统抗干扰能力。设计了集中采集-集中处理数据的工作模式和双发双收的收发方式,采用FPGA和DSP双核架构,研制了四声道气体超声波流量变送器。利用FPGA擅长并行处理和复杂逻辑控制的优势,实现换能器双发双收、高速DAC和ADC的驱动控制以及数据存储,完成信号的集中采集;利用DSP擅长数字信号处理的优势,实时实现数字信号处理方法,完成信号的集中处理。气体流量标定实验结果表明:研制的四声道气体超声波流量计满足0.5级精度相关技术指标的要求。     

基于FPGA和DSP的气体超声流量计驱动和数字信号处理系统

采用FPGA+DSP双核芯结构,研制气体超声流量计驱动和数字信号处理系统。利用FPGA很高的工作频率和丰富的内部资源,实现高速DAC和ADC的驱动控制和数据存储;利用DSP的高速运算能力,实现数字信号的实时处理。针对利用正弦波驱动产生的超声波回波信号,基于实验数据统计,提出跟踪回波信号峰值的可变阈值法,准确地提取特征波,有效地克服了噪声的影响,扩展了量程比。气体标定实验结果验证了方法和系统的有效性。     

USB多路数据采集器

针对目前大多数采集系统无法实现多通道高分辨率采样及携带不方便等情况,提出了一种基于USB的多路数据采集系统的设计方法。系统利用ARM+FPGA+AD7656的系统组合实现16路通道同步信号采样,FPGA用于实现对A/D转换的逻辑控制,通过ARM7处理器对A/D转换数据进行处理,再由USB接口与计算机进行数据通信。测试结果表明,基于FPGA与ARM的多通道数据采集系统结构简单、控制方便、设计成本较低,能够准确快速地对16路信号同时进行采集。     

基于FPGA的中频采集系统设计

为了实现中频调制信号的分析,根据软件无线电的设计思想,设计实现了基于FPGA的中频采集系统.系统以FPGA器件CycloneⅡEP2C35F67218作为核心处理芯片,利用单片FPGA实现了高速数据流的数据缓存、高速数据存储以及总线数据传输.实验表明,该中频采集系统性能稳定,操作简单,采集数据符合上层软件分析处理的要求,具有广阔的应用前景.     

高速图像数据采集系统设计与实现

利用FPGA技术中硬件可编程,研发周期短,频率高,采集速度快等特点,提出一种基于FPGA的高速图像采集系统的设计方法,对FPGA中的各个控制模块和系统的各个子模块的作用、原理以及设计方法进行详细描述。     

面向医学内窥诊断的数字超声多普勒成像系统

研究基于现场可编程门阵列（FPGA）的超声多普勒内窥成像系统,针对内窥系统超声探头体积小、回波信号微弱的特点,设计了具有较高增益和较低噪声的超声信号前端接收电路.在FPGA中对微弱信号进行全数字化处理,实现了正交解调与频谱分析等功能,系统具有电路匹配性好、信噪比高、处理速度快及体积小等优势;搭建基于多普勒物理模型的实验平台进行实验验证,分析对比不同实验条件下的声谱,验证了系统及信号处理方法的合理性和正确性.     

金属表面裂纹脉冲压缩增强型激光超声检测方法研究

为了提高激光超声技术检测能力,提出了一种基于脉冲压缩的增强型激光超声检测方法,并将其用于金属表面裂纹检测。该方法结合激光束空间分布调控技术,激发线性调频超声表面波信号,进一步利用匹配滤波算法对线性调频激光超声表面波信号进行脉冲压缩,可大幅度提高激光超声检测信号的信噪比和分辨率。建立空间调制激光超声数值计算模型,研究线性调频激光超声信号激励方法;基于数值模拟获得的线性调频激光超声检测信号,开发基于匹配滤波器的激光超声脉冲压缩信号处理方法;通过数值模拟不同表面裂纹缺陷与不同空间调制情况下的脉冲压缩信号效果,探究该方法对于激光超声检测信号信噪比的增强能力,并最终通过试验验证。结论表明,基于脉冲压缩技术的增强型激光超声检测方法,可以大幅度抑制噪声信号,提高针对金属表面裂纹的缺陷检测能力,解决激光超声无损检测信噪比低,灵敏度差的问题,也为该方法进一步研究提供理论依据和试验指导。     

基于FPGA的水溶膜生产裂纹图像识别

目的针对水溶膜(PVA)生产中出现的问题,设计一种基于FPGA的水溶膜裂纹图像检测系统,实现生产中产品质量的及时反馈。方法结合FPGA自身的优点构建系统硬件组成,设计与之相匹配的图像采集、数据存储、图像处理、图像显示等功能模块。对灰度变换、图像分割等传统图像处理算法进行优化,利用Xilinx公司的ISE软件在System Generator软件平台上对设计做仿真实验,将采集到的水溶膜裂纹图像进行图像处理,通过识别到的水溶膜质量缺陷来验证设计方案的可行性。结果仿真及实验表明,FPGA可以利用高速的数据并行处理方式来进行图像处理,并应用于水溶膜裂纹图像识别。结论该系统为水溶膜裂纹的自动识别提供了新的途经,具有一定的市场价值。     

基于FPGA+DSP的USB高速数据采集系统设计与实现

为了满足高速数据采集系统的实时性、高速性和结构小型化要求,设计完成了基于FPGA+DSP+USB控制器架构的嵌入式数据采集与处理系统.利用FPGA实现多通道高速数据采集,利用DSP完成对已采集数据的处理.系统采用高速USB2.0控制器完成对数据的高速传输.实验表明,该系统采样速率最高可达10 MSPS,并具有较高的实时性与稳定性.     

一种改进的自适应滤波算法在微震信号处理中的实现

为实现低阶滤波器对微震信号进行自适应滤波处理,提出一种新型的自适应滤波算法——变步长延时LMS算法(VS-DLMS).运用Matlab软件对该算法进行计算机仿真验证,并将其与传统自适应滤波算法在滤波器阶数较低时的滤波效果进行比较,证明该算法的有效性与优越性.最终设计该系统各模块功能图并在FPGA中编写VHDL语言对该算法进行硬件部分实现.结果表明:该算法有非常好的可行性,对比传统算法在高速地震信号采集处理应用中有着良好的应用前景.     

火车车轮踏面缺陷多通道检测系统的研究

在高速列车运行过程中,车轮作为最主要的承载部件,极易出现踏面擦伤等缺陷测.本文介绍了安装在钢轨上的多通道在线式加速度传感器检测系统,该方法以Cyclone系列FPGA为核心控制模块,完成与后端DSP数字信号处理器间的通信,实现车轮踏面损伤的测量,并对现场采集到的数据进行处理分析.实验结果证明,本系统能够实现对多通道车轮...     

一种小体积低功耗的多通道AD模块设计

研究了一种基于可编程逻辑阵列(FPGA)的模数转换方案,在该设计方案中,运用ACTEL公司的小体积FPGA控制AD芯片对信号的采集与传输。该方案具有体积小,功耗低的特点。     

FPGA在高性能数据采集系统中的应用

设计了以FPGA(现场可编程门阵列)为核心逻辑控制模块的高性能数据采集系统,该系统除了可完成24路最大采样频率为100kHz(精度16位)的模拟信号采集和8路宽范围频率信号采集,还具有较强的数字信号处理能力和一定的容错、自检功能。FPGA模块采用VHDL语言设计,在MAX PLUSII集成环境中进行软件设计和系统仿真,本文给出了FPGA主要功能模块的仿真图形。     

一种GSM接收机设计与实现

介绍一种GSM接收机设计与实现方案,该设计中采用AD9445实现GSM信号的模数变换,将采集后数据送到FPGA和DSP中进行后续基带信号处理。给出系统总体设计,并对其中的主要电路设计进行详细阐述。由于该GSM接收机系统采用FPGA+DSP结构,因此系统具有较强的设计灵活性和较高的实用价值。     

奥氏体厚壁焊缝超声扫描检测成像

采用自行研制的超声换能器和透声楔块,对99mm厚奥氏体焊缝进行了超声扫描成像检测。为消除透声楔块中超声的散射噪声,将检测信号与楔块中的信号进行了相消处理。利用基于匹配追踪和小波分析的信号处理方法,有效消除了焊缝中粗大晶粒造成的材料噪声信号,提高了厚壁焊缝超声检测的信噪比。基于经过信号预处理的超声扫描信号,生成了焊缝的超声扫描图像,并对图像分辨率、缺陷定位精度进行了分析。结果表明:该方法可检测到焊缝试块中2人工横孔,实现了奥氏体厚壁焊缝缺陷的超声检测成像。     

基于FPGA高速信号采集的多角度动态光散射法纳米粒径测量

根据动态光散射装置测量纳米粒径原理,开发了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)的纳米粒径测量系统。该系统通过光电倍增管(PMT)输出光子脉冲信号,利用FPGA实现高速脉冲采集及自相关运算,采用双脉冲计数器实现高精度可控的连续计数,并实现DDR3异步存储以及USB通信交互等接口功能。自研板卡既可实现自相关函数实时采集运算,又可无丢失地保存海量原始数据信号。采用该系统对200nm聚苯乙烯颗粒进行了测量,分析了不同采样时间及延迟时间等参数对粒径测量结果的影响。实验结果表明:自研FPGA采集板卡测量重复性为1.2%,具有很好的稳定性和重复性。