数字三维示波器波形映射技术研究

数字三维示波器是一种不仅能捕获和显示信号的时间-幅度信息,而且能够以不同的辉度或颜色等级显示不同事件出现概率的数字存储示波器.突出的特点是具有较高的波形捕获率,其核心是三维波形映射技术.首先描述波形采集过程与死区时间的关系,用随机过程理论对瞬态偶发信号捕获的概率进行分析,然后介绍了一种采用并行处理架构的三维波形映射原理及其数学模型.设计并实现了数字三维示波器波形映射功能,测试结果表明该波形映射技术提高了波形捕获率,增强了测试性能.     

高速深存储数据采集系统研究与设计

存储深度表征了示波器在最高实时采样率下连续采集并存储采样点的能力.提高存储深度有助于提高系统分析波形细节的能力,但同时也会导致系统响应速度的下降.基于超高速并行采样和波形快速定位与缩放等技术,设计了实时采样率高达6 Gs/s,存储深度高达512 Mpts的高速深存储数据采集系统,重点提出了一种深度存储条件下的波形快速定位与缩放技术,以解决提高深度存储所带来的响应速度慢、波形捕获率低等问题.最后给出信号实时数据采集的实验结果.结果表明运用波形快速定位与缩放技术,系统响应速度大幅提高,可以快速定位并显示用户所关心的波形细节,提高示波器的性能.     

旋翼传感信号采集系统的指标评价体系构建研究

直升机旋翼地面试验完成旋翼传感信号的采集与处理,而旋翼传感信号的采集系统特性直接影响采集信号质量和气动特性分析准确性。经传感信号预处理后,针对旋翼传感信号采集系统性能评价问题和影响因素,给出参数指标定义及分析方法,建立传感信号采集系统的综合能力指标评价体系,研究采集系统增益精度、误差限、相位通道匹配、无杂散动态范围等指标与传感信号特征的关系,并在旋翼风洞地面试验基础上完成风压信号采集与指标评价体系验证。结果表明,传感信号采集增益精度达到0.01%,相位通道误差为0.01%,无杂散动态范围为75dBc,误差限为0.033%,线性度为0.0448%,表面压力信号误差小于0.0155%。该指标评价体系优于传统评价方式,能够全面地、准确的从静态与动态角度完成对多通道采集系统的指标评价,使采集的旋翼传感信号质量满足旋翼压力信号采集与处理要求。     

TFT液晶模块在风速测试系统中的应用

给出了STM32单片机控制下的TFT液晶模块的硬件电路,利用液晶模块代替上位机实现动态波形显示.软件设计介绍了液晶的地址映射和显示方式,动态波形显示包括采集数据的归一化、插值描点、更新方式.通过在风速测试系统中的实际应用,证明该系统可靠性高,具有良好的人机界面,同时提高了灵活性.     

采集速率的测量不确定度

介绍了用四参数正弦波最小二乘拟合法评价线性测量系统通道采集速率指标时，不确定度的分析和评价。通过使用国军标GJB3756-1999“测量不确定度的表述及评定”中推荐的方法，讨论了影响评价结果不确定度的几个主要误差来源，包括信号源误差、采集序列的谐波失真、采集序列的噪声及非谐波失真、采集序列中信号周期的抖动、软件拟合运算误差的影响等，给出了采集速率的测量不确定度及减小采集速率指标评价不确定的主要措施。在一个实际评价例子上，给出了采集速率指标不确定度分析和评价结果，表明了该过程的正确性和切实可行性。该过程及结论可应用在对于计量标准进行采集速率指标的不确定度分析上，也可用于估计采集速率指标本身的不确定度。     

基于加工能力约束下的某型舰炮备件订购策略

通过对平均等待备件时间和备件需求率之间的函数关系分析,得出平均等待备件时间的计算公式。在认真分析实际情况的基础上,建立以备件生产加工能力为约束条件,最小平均等待备件时间为优化目标的数学模型,并给出了模型的求解策略。     

电涡流法测量涡旋压缩机轴向间隙的可行性试验研究

介绍了电涡流法测量位移的基本原理和性能,设计了静态校正系统,对电涡流位移传感器进行了静态特性测试,并对不同测试材料的输出特性进行了试验对比。用设计的动态测试平台模拟涡旋压缩机中形成轴向间隙的动静盘间的实际运动情况,利用基于虚拟仪器技术的数据采集系统记录数据波形。试验结果表明,电涡流位移传感器静态和动态性能好、灵敏度高、输出信号强,能满足涡旋压缩机轴向间隙小位移量的测量要求,输出波形信号频率能精确反映压缩机的转速变化情况。指出了传感器用于涡旋压缩机实际测量时的安装要点。     

双闭环直流调速系统的二次最优控制设计方法

利用MATLAB仿真工具,对线性二次型最优控制方法进行了研究,将之应用于双闭环直流调速系统的设计中,并给出了最优的速度环动态设计方法.仿真和实验结果表明,设计所得到的调速系统获得了良好的控制性能,对参数和扰动也不敏感,文中结合直流提升机调速系统的实际应用,给出了系统响应波形.     

10 Gsps数字三维示波器关键技术研究

数字三维示波器不仅能捕获和显示信号的时间-幅度信息,而且能够以不同的辉度等级或颜色显示事件出现概率.系统采用自适应非均匀综合校正方法实现10 Gsps实时采样;采用实时数字频率补偿方法实现带宽1 GHz模拟通道;采用多体交叉三维映射体系实现500 000 wfms/s波形捕获率.运用这些关键技术研制了工程样机,并给出整机测试结果.实验表明该系统的各项技术指标居于国内领先,为高性能数字三维示波器奠定了技术基础.     

基于MATLAB的直流调速系统参数整定设计

本文以线性二次型最优控制设计方法为基础,通过MATLAB仿真工具对双闭环直流调速系统的速度环进行动态设计.文中通过选择最优的加权矩阵,使设计得到的调速系统获得了良好的控制性能,并结合煤矿直流提升机系统的实际应用,给出了系统响应波形.     

面向显微操作的生物自动化捕捉系统研究

在生物显微操作实验中,安全稳定地捕捉生物目标具有极其重要的意义。针对传统人工操作效率低、可重复性差等问题,提出了一套面向显微操作的生物自动化捕捉系统,通过视觉反馈以及闭环控制,使用微移液管自动化抽吸在液体生长介质中的生物对象。首先采用粒子群算法对传统图像分割算法进行优化,以实现视野中生物目标与移液管位置的同步实时跟踪;然后建立了微移液管捕捉过程的动力学模型,采用非线性干扰观测器来抑制模型参数的不确定性及环境干扰,并建立了闭环控制系统;最后通过实验验证系统性能。实验测得系统的图像平均分割时间为81.05 ms,捕捉平均所需时间1.85 s,捕捉平均最大误差0.34 mm,捕捉成功率94%。实验表明,系统可以在不同光源及视野中存在微量干扰的环境下实现准确、快速、无损捕捉生物对象,并具有良好的鲁棒性。该方法的潜在应用包括胚胎玻璃化冷冻、胚胎干细胞移植、卵裂球活检、细胞力学性质检测等。     

数字存储示波器观测高速信号的关键参数分析

文章从信号完整性的角度介绍了高速信号。由于其特征明显,如何准确地观测高速信号对数字存储示波器的选用提出了严格要求。数字存储示波器有很多关键参数,对于观测高速信号,重点分析了采样率和波形刷新率两个参数的影响,以及它们之间的关联。以偶发的存在畸变的高速信号为例,阐述了采样率和波形刷新率对信号捕获的概率大小。采样率越高,捕获信号的细节越明显,越容易定位信号的畸变位置。波形刷新率越高,整个采集过程中,“死区”时间就越短暂,越容易捕获畸变信号。分析表明,对于观测高速信号,选择合适规格参数的数字存储示波器至关重要。     

水下目标存储与回波波形模拟技术的研究

本文提出了一种利用大动态范围脉冲幅度自动增益控制技术和数字波形存储技术,实现水下目标信号存储和目标回波波形模拟的方法。利用该方法设计的声纳目标应答机,经多次湖试和海试验证,技术方案可行,并取得了满意的波形模拟效果。文中主要介绍了目标信号存储与回波波形模拟的基本原理、系统时序控制关系、海试结果等。     

同向回转双机驱动振动系统的自同步特性

采用了一种新的分析方法研究同向回转双机驱动振动系统的自同步特性,通过引入激振器平均角速度和相位差的两个小参数,对振动系统的参数进行无量纲化处理,提出了频率俘获力矩的概念,得到了振动系统的频率俘获方程,把同步问题转化为频率俘获方程零解的存在和稳定性问题。计算机仿真结果表明,当振动系统的参数满足频率俘获和自同步稳定运转的条件时,振动系统能很快实现频率俘获并达到稳定的自同步运转状态,验证了理论分析的正确性。     

机床主轴径向回转误差的测试与研究

给出了一种主轴回转误差动态测量的误差分离方法,提出了一套主轴回转精度的动态测试系统.该系统由位移测试单元、采样时钟单元、数据采集卡、通用计算机及数据处理软件组成.该系统用于电主轴回转精度的实际测量,取得了良好效果.     

基于组态王的水箱液位PID控制设计

以PCT过程控制实验装置为基础,通过对双容水箱液位控制系统的分析建模来决定控制方案;采用增量型PID算法来实现对水箱液位的闭环控制;用凑试法对PID进行参数整定;应用组态王软件运行的液位监控系统来实现液位数据的实时采集、实时显示、历史波形的回放、报警记录以及液位PID控制。实验结果表明,系统能实现液位的无静态误差控制,且具有良好的稳态性能与动态性能。     

基于声卡的数据采集系统设计

为了充分利用声卡资源,降低成本,设计了本系统。解释了系统的软硬件知识,给出了放大电路,说明了声卡的工作原理,提出了一种解决声卡隔直问题的简单易行的方法,设置了系统参数,用C Builder语言编写的软件可实时显示动态波形,可将信号转存为数据文件进行分析处理。本系统应用于动态称重中,通过实验证明了该技术的可行性。     

药品生产线瓶盖缝隙的视觉检测技术研究

结合药品生产线瓶盖缝隙检测的具体需求,提出一种视觉成像采集系统的筛选与设计思路以及在此基础上的视觉图像处理方法。分析了视觉图像信息采集系统与具体生产线需求的关系,确定了图像采集系统的参数,设计了透射式照明与成像采集系统架构。在获取视觉图像后,提出使用区域标记算法、canny边缘检测算法、黑白二值化算法等,自动寻找瓶盖区域并确定瓶盖缝隙的像素宽度,最终给出实际物理宽度。测试实验表明,该系统测量的准确率为100%,最大误差值为0.016 mm,最大误差百分比为2.73%,平均误差百分比为1.15/%。     

基于多路DAC伪插值的任意波形合成技术研究

针对任意波形发生器的设计中数模转换器(DAC)转换速度的瓶颈问题,提出了一种基于多路DAC进行伪插值的任意波形合成方法,从理论上证明其可行性,并对其实现过程中的误差来源进行了探讨,给出了相应的补偿思路.着重分析了DAC零阶保持特性和伪插值时钟误差对输出信号频谱的影响,推导了关于频域特征和信噪比的重要结论.并通过计算机仿真和500 MSPS任意波形发生器项目对结论进行了验证.这些结论可用于任意波形发生器设计中的杂散评估和方案选择,同时也可为指标分配提供理论依据.