基于相关法的液体流速测量系统设计

提出了一种基于互相关函数计算液体流速的方法,并基于该方法开发了流速测量系统。采用DSP芯片对两个电极传感器上的信号进行互相关运算获得速度值,进而得出瞬时流速和累积流量。本系统可对石油管道中的液体流速进行定量测量,实时显示的速度信息能为我们直观的监测管道内原油的流动,同时为测量原油中的含水率提供参数支持,对原油的开采有较强的实用价值。     

基于PXI总线的单项点火试验测试系统的设计与实现

为了准确测量固体火箭发动机点火装置点火性能的相关参数及P-T曲线,研究并设计了一套基于PXI总线的点火装置单项点火试验测试系统;分析了点火装置点火性能对小型固体火箭发动机的重要性和点火试验测试系统的功能,阐述了点火试验测试系统的设计方案及硬件组成、软件设计和关键技术;对某型号点火装置进行单项点火试验测试,实验结果表明,该系统能够准确测量点火装置的点火性能参数,满足了点火试验测试要求,具有一定的军用价值和推广价值.     

基于ARM和FPGA的旋转叶片振动信号仿真系统设计

设计了一种脉冲信号发生器,作为高速旋转叶片振动测量系统中的测试环节,实时模拟现场光纤传感器产生的多路脉冲信号,用以测试和验证上位机软件算法的可靠性.对旋转叶片进行数学建模,提取影响叶片振动的相关参数,计算出各传感器脉冲信号产生的时间;实现了基于ARM和FPGA的硬件方案,使用ARM进行外设的控制,使用FPGA进行主要运算和脉冲信号的输出.将该设备应用于叶片振动测量系统,能够产生准确的脉冲信号,完全满足系统高速、高精度的要求,通过自带键盘或串口输入参数,该设备具有足够的可调范围,且同时做到便携性.     

基于SCADA的分布式光纤管道泄漏检测系统

介绍了一套基于SCADA的分布式光纤管道泄漏监测系统,分析了检测系统的组成和工作原理。阐述了检测系统定位结构和方法,采用相关时延估计算法,通过确定两个测试信号的时延可以获得管道沿线所发生事件的位置。分布式光纤检测技术具有较高的测试灵敏度和定位精度。该系统已成功应用在实际输油管线上,并取得了良好的效果。     

基于Profibus-DP总线的位移传感器设计

设计了一套基于磁致伸缩原理且支持Profibus-DP总线通信协议的位移测量系统。系统采用ARM+FPGA的架构,FPGA实现激励信号产生、回波信号检测及接口控制等功能,ARM实现系统的主控、位移的计算、位移的非线性和温度补偿、通信控制等功能。测试结果表明,所设计的位移测量系统能良好地支持Profibus-DP总线协议,位移传感器分辨率可达到10μm,测量精度达到±0.1 mm,温漂控制在预定范围内。系统运行稳定,抗干扰能力良好,达到了设计要求。     

面向大规模高速数字及射频混合信号测量方法

针对大规模高速数字及射频混合信号的测量问题,提出了一种基于综合测量系统的解决方案,通过融合了柔性测试、并行测试和基于TestStand引擎的自动化测试等先进测试技术的综合测量系统,结合总分总以及自底而上的测试方法,实现大规模高速数字和射频混合信号的高效及全面的测试.经过实测,验证了该套系统及方法,为面向大规模高速数字及射频混合信号的测量提供了一个行之有效的解决方案.     

基于LabVIEW的浓密膏体管道流速数据采集系统

浓密膏体具有黏度大、颗粒细、电导率低、输送流速慢等特点,因此对其管道流速的测量难以应用市场中现有的各种流量计.迫于工程实践和实验研究的需要,自主研发了一种浓密膏体管道流速测量装置.基于计算机虚拟仪器技术和LabVIEW图形化编程软件平台,开发了一套数据采集系统,帮助实现自动化在线测量.该系统硬件由数据采集卡、端口接线板和计算机组成,软件由数据采集、回放和计算3个模块组成.对煤泥多流速的多次测量结果证明其达到了设计要求,测量范围在0.1～0.9 m/s的线性度和重复性都小于1.5％,静态特性良好.     

基于FPGA同步时钟测量系统的研究及实现

为精确地测量煤矿探水雷达的发射机与接收机之间同步时钟信号的时间差,设计和实现了基于FPGA的高精度同步时钟信号时间差测量系统。提出了一种利用脉冲计数法和量化延时法相结合的精密测量新方法,最高分辨率为200 ps。测试和实验结果表明,该系统能够精确地测量同步时钟信号的时间差,并能让时间差在LCD上显示,进行存储和在上位机上绘制曲线,该系统对同步时钟信号的时间差进行矫正起了很大的作用,已经用于煤矿探水雷达同步时钟信号的测量中。     

基于FPGA高速数据采集的电化学阻抗分析仪的研制

以FPGA、C8051f单片机及高速AD/DA转换器、DDS信号发生器、频率响应分析器配合恒电位仪,设计一套包括正弦波输出、高速数据采集、实时图形显示的电化学阻抗测试系统.系统采用数字相关算法来测量电压与电流信号的相位差和幅值,提高测试精度,通过双通道信号积分和自动去偏置电路,极大地提高信噪比.通过试验发现,所设计的仪器与国外同类型仪器的测量结果几乎一致.并较后者具有更宽的频率分析范围.     

基于PCI接口外系统等效器的设计

针对平台、速率陀螺与测量系统的接口应用,提出了基于PCI总线的外系统等效器设计;该系统以FPGA为中心控制器,其通过PCI接口与上位机进行通信,可以实时接收上位机发送的命令,并且能产生测量系统所需的各种测试信号;系统依靠FPGA的高程可控性以及VHDL语言的超强灵活性,可靠地完成4路28V、17kHz平台力矩电流以及2路+15V、+5V电压采集信号的产生与传输;通过与测量系统的连接测试,结果显示系统工作正常,各项功能指标均满足测试要求。     

管道机器人三轴差速器性能测控系统

为了测试新研制机械自适应管道机器人的三轴差速器性能,根据测试要求,设计了基于ARM和FPGA的测试和控制系统.由ARM完成整个系统的控制和数据的存储,而FP-GA完成7路码盘信号的鉴相和计数.介绍了正交脉冲鉴相、FPGA多轴同步计数及其与ARM的接口、数据存储系统等部分的硬件电路设计.与传统的微控制器外扩专用计数芯片相...     

基于NiosII的光栅细分电路系统设计

在分析四倍频直接细分原理的基础上,提出利用专用插值芯片（IC-NV）对前端输出的正交信号进行插值细分的方法;采用SOPC技术和基于NiosⅡ软核处理器的系统设计方案,在FPGA中设计了二次细分辨向组件和测速组件,并将位移结果和速度值显示在128×64 LCD上。仿真结果表明,该系统实时性好,可靠性高,误差小,能够轻松实现高达64倍的细分。     

基于FPGA的感应移相式扭矩测量系统

扭矩测量装置的研制是建立机械传动系统保障体系的关键技术之一,设计了一种基于FPGA的感应移相式扭矩测量系统.系统由感应移相式扭矩传感器和基于FPGA的信号处理器两部分组成,扭矩传感器由励磁绕组建立脉振磁通,通过电磁耦合和外接输出电路参数的合理匹配,将负载扭矩转化成励磁电压和输出电压的相位差;FPGA对两路信号进行采集,并采用高频脉冲对两路信号的相位差进行插值,将其转化成脉冲数,处理后即可得到精确的相位差.最后采用高精度扭力扳手对传感器进行了标定,实验结果表明测量系统的相对误差约为0.51%,迟滞误差约为0.6%,线性误差约为0.57%,重复性误差约为0.84%.     

输油管道泄漏监测的自适应数据采集系统

管道泄漏监测与控制技术已经成为管道安全运行的关键问题,目前人为破坏导致的管道泄漏已占相当的比例;管道在运行过程中有正常的运行噪声和环境因素产生的噪声,也有管道泄漏和在管道上从事破坏活动所产生的噪声;如何实现对不同噪声信号的精确采集,是对管道泄漏点进行准确定位、确保管道安全运行的关键问题;运用现场可编程门阵列(FPGA)所具有的巨大的I/O带宽和高速的运算能力,实现了对噪声监测的自适应数据采集系统设计;系统以FPGA为核心,将数据采集、数据存储处理及数据通信等功能模块集成在一块芯片上,提高了系统的集成度;经过测试证明了系统工作稳定可靠,为利用噪声监测管道泄漏提供了基础.     

基于函数链神经网络的管道煤气流量计量系统

在管道煤气计量系统测量中引入了管道煤气相对湿度修正,并对采用湿度传感器转换相对湿度信号,利用函数链神经网络对管道煤气工况温度下所对应的水蒸汽饱和压力进行了拟合,得到了基于函数链神经网络的管道煤气流量计量模型和在线计量系统,从而可以大大简化管道煤气流量计量软件,在流量计设计范围内可以快速准确地实现管道煤气流量实时在线计量。实际应用结果表明:该计量系统测量管道煤气流量误差为±0.7%。     

基于容积卡尔曼平滑滤波的管道缺陷定位技术

针对管道测量系统MEMS惯性元件的漂移,且难于获得GPS信息进行有效误差累积抑制的问题,创建了管道测量系统9维系统状态误差方程和基于速度差和基准点位置差的观测方程,提出采用容积卡尔曼平滑滤波算法。该算法由以里程轮速度为观测量的正向容积卡尔曼滤波算法和以基准点位置为起点的反向平滑两级滤波组成,实现管道缺陷地理坐标的最优估计。管道缺陷定位实验结果表明,该算法能有效补偿长航时导航参数误差,10 km测量精度可以达到10-3数量级,能够满足管道内检测定位精度要求。     

一种多通道并行固态存储系统的设计与实现

鉴于高速数据采集系统对实时数据存储带宽和容量的要求,提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的高速多通道并行固态存储系统。该系统以现场可编程门阵列器件XCV5LX110T为核心,选用大容量高速闪存芯片作为存储介质,通过采用并行总线拓宽技术和流水线缓冲技术,在FPGA片内搭建高速多通道并行存储硬件架构,从硬件角度提高系统的数据吞吐带宽。设计一种基于超级页的地址映射策略,并使用该策略对闪存转换层算法的请求处理机制进行并行加速优化,从软件角度提高系统的存储并行性。测试结果表明,该系统的最大存储速度达到73MB／s,其性能指标能满足高速实时数据存储的需求,证明多通道存储架构和FTL算法具有良好的并行性和可扩展性。     

基于FPGA的DTMF信号的产生与检测

文章以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,设计并实现了双音多频信号(DTMF)的产生与检测,DTMF信号的产生是在FPGA内部将两个不同频率的正弦波形合成一个双频数字信号,通过D/A转换器变为模拟信号输出。DTMF信号的检测以Goertzel算法为核心,计算出8个频点的幅值,通过比较大小判断出相应的电话号码。经过工程测试,该设计能够达到DTMF信号的产生与检测要求,结果表明,将DTMF编解码算法集成于FPGA系统中,使DTMF信号系统变得简单灵活,充分发挥了FPGA的优势。     

基于多通道声发射检测系统的管道气体泄漏位置定位方法研究

为了自主开发基于声发射检测原理的管道气体泄漏位置定位系统,研制了基于四通道声发射检测系统的管道气体泄漏模拟实验装置。在测定声波沿管壁传播速度基础上开展了管道气体泄漏检测实验,通过改变声发射传感器与泄漏孔的在管道壁面的相对位置来模拟泄漏孔位置的变化。采用小波去噪和滑动平均滤波方法对所采集的泄漏信号进行了处理,利用互相关算法求取了各传感器之间的延迟时间,进而基于时间差提出了泄漏孔的定位算法。实验结果表明模拟管道上泄漏孔的定位结果相对误差低于4.0%,该系统对泄漏位置的定位精度满足行业标准和国家标准的要求。通过优化设计声发射信号的采样频率、管道材质、管道壁厚和传感器端面面积等能够进一步提高定位的准确度。     

基于FPGA的电机动态扭矩测量方法研究

为了提高光电式扭矩测量系统的灵敏度和系统的抗干扰的能力,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和多路状态比较的扭矩测量系统,利用光电式多码道编码盘的旋转角测量功能进行扭矩测量.介绍了多码道码盘输出的多路信号的特征和状态细分的方法,并分析了扭矩测量的原理.硬件上采用FPGA来实现逻辑控制和数据的计数、锁存,简化了系统电路.并且把计数和状态信号传输到上位机进行处理显示,以便实时分析扭矩信号的振动.试验结果验证了该方案可应用于大型机械的动态扭矩测量系统.