基于AD8302的高精度幅相检测系统的设计

为了提高幅相测量精度、简化电路,扩展频率范围,介绍了一种用于RF/IF幅度和相位测量的AD8302芯片;并利用此芯片和单片机组成高精度幅相检测系统,主要是以实现两路模拟输入信号的相位差和幅度比测量为目的;并利用分频器、施密特触发器和D触发器组成相位极性判断电路,扩展相位测量范围为0～360°;该系统能精确测量两输入信号的幅度比和相位差,测试结果表明基于AD8302的幅相检测系统具有精度高、抗干扰能力强等优点.     

基于全相位FFT超声波流量计的相位检测方法研究

针对传统相位差法超声流量计在相位测量中易受外界干扰、准确度低的问题,提出了一种基于全相位快速傅立叶变换算法的超声波流量计相位检测方法。该方法由PLL时钟发生器产生两个频率相近的正弦信号分别用于激励与混频,并通过差频技术将混频后的参考信号与回波目标信号的相位信息从高频处理为低频信号,再由16位ADC对信号同步采样。超声波采样信号通过全相位预处理后进行FFT计算,得到准确的相位结果。同时,对比分析了全相位FFT的抗干扰性和采样频率对相位测量精度的影响,并将设计的电路应用于超声波液体流量测量,最终实验结果表明超声波流量计样机的测量误差优于1%,测量量程比为160：1。     

XCP系统中微弱信号采集放大电路的设计与实现

根据XCP(投弃式海流剖面测量仪)测量电极和微弱信号的采集与处理技术的设计指标要求以及水下信号的特点,采用基于锁相放大技术的微弱信号采集与放大电路的设计方法,并且在信号幅度被放大的基础上,设计了压频转换电路,将幅度较小、频率较低的电压信号转换为调频信号,使测量到的电极信号便于进行传榆.最后用PSpice电路仿真软件对部分电路进行了仿真分析,结果表明所设计的采集与放大电路对XCP是可行的,可以满足设计要求.     

弱激励石英晶体参数检测的自适应陷波法

微弱激励下的石英晶体其输出信号的频率、幅度和相位输出变化都非常大。本文采用π网络零相位检测法测量石英晶体的串联谐振频率,针对微弱信号的相位检测采用自适应陷波滤出期望信号,然后对陷波后信号进行带宽压缩提高信噪比,从而检测出π网络零相位点,估计出石英晶体的谐振频率。文中研制了基于数字信号处理器的检测系统,实验表明系统在信号功率小于-60dBm情况下,相位检测精度达到2PPM。     

宽动态范围微弱信号光电检测系统

昼夜工作的探测器在一天中处于不同照度环境下的信号探测,为了精确测量出工作在宽动态范围照度下的光电探测器的输出信号,利用FPGA工具和相关检测原理设计了一套宽动态范围高精度信号测量采集系统;该系统由接受光学系统模块,跨阻放大电路模块,锁相放大电路模块以及A/D采集模块组成,接受光学系统实现了屏蔽杂散光功能,对水平与垂直方向上的光强进行了误差校正;跨阻放大电路和锁相放大电路实现了微弱信号的放大和噪声的抑制,A/D采集模块将数据实时采集显示;在暗室环境下,以中心波长为650nm稳功率激光器为光源,使用滨松S2386-5K光敏二极管为光电探测器进行试验,实验过程中通过改变信号调制频率和激光器功率大小,最终选择调制信号频率为1000Hz最为适宜;实验结果表明,光电检测系统在照度范围为均可以完成准确测量,拓宽了测量的动态范围,实际测量值与理论值误差在精度允许范围之内,该研究对于其它波长的光源或其它微弱信号检测系统的设计与分析具有借鉴意义;     

基于STM32F4的时栅位移传感器信号处理系统设计

为了提高时栅位移传感器的测量精度及分辨率,提出了一种基于STM32F4的时栅位移传感器信号处理系统;系统包括硬件电路设计和软件设计;硬件电路以STM32F4内核处理器芯片和复杂可编程逻辑器件CPLD为核心,集成了信号调理、信号处理等电路模块;运用高频时钟脉冲插补时栅位移传感器感应信号和参考信号之间的相位差,通过软件设计控制信号的采集和处理,实现了相位检测;经实验验证,采用以STM32F4为核心的时栅信号处理系统后,时栅位移传感器的角度误差峰峰值达到2.4”,实现了高精度、高分辨率的时栅角位移测量.     

一种基于序列零初相位调制的新型正弦信号频率测量方法

高准确度的正弦信号频率测量技术有广泛的应用,如应用于系统信号的同步处理,系统的谐波和系统的阻抗测量.但在低频正弦信号频率测量方面,现有的频率测量方法普遍存在准确度不高和抗谐波噪声干扰性不强等问题.文中提出了一种主要由序列零初相位调制等方法构成的新型正弦信号频率测量方法,分析了序列零初相位调制的原理.新方法避开了输入序列任意初相位的影响,同时调制序列携带了数值较大的信号序列全相位差信息,可实现准确度较高的低频正弦信号频率测量,此外新方法还具有较强的抗谐波噪声干扰特性,将新方法具体应用于电力系统正弦频率的测量,显示出明显的优越性.通过数学计算、仿真实验及物理实验结果验证了新型正弦信号频率测量方法的正确性和可靠性.     

高精度磁场式时栅传感器激励信号对测量误差的影响分析及系统设计

为提高磁场式时栅传感器测量精度,本文从理论上推导分析了时栅传感器激励信号源幅值和相位不一致产生的谐波成分对时栅传感器测量精度的影响,提出了一种基于DDS原理并采用完整闭环调节的高性能时栅激励信号源设计方案。以FPGA为微处理器,通过编程分频系统时钟,设置频率、相位控制字对DDS输出的信号频率、相位进行调节,使用增益控制器配合相位累加器实现相位到幅值精确转换。搭建了信号调理电路和信号反馈电路,通过实时对比反馈控制,解决了系统电路阻抗不匹配及干扰导致的激励信号相位不正交性和幅值不一致性的问题。实验结果表明：本文所设计的激励信号源输出信号幅值相对误差只有0.4%,正交性相对误差只有0.05%,并且采用该激励信号源,磁场式时栅传感器测角原始误差从±103.4"降低到了±20.3",有效抑制由于激励信号源幅值不一致和相位不正交带来的谐波误差。经修正后对极内角位移测量误差只有±1.3",整周角位移测量精度达到±2",满足高精度位移测量要求。     

基于EZ-USB单片机的正弦信号发生器

本系统主要由数字频率合成电路、调制电路、宽带功率放大、单片机控制系统等模块构成.本设计通过上位机的命令给CY7C68013控制DDS芯片AD9851的频率相位控制字,生成正弦信号,DDS正弦信号的输出和调制信号发生器在模拟乘法器中实现幅度调制最后各种信号经过宽带放大后输出.通过实验测定,测试的输出频率准确度与稳定度达到10-6.     

正弦信号测试仪的设计

正弦波信号是工程实践中应用最多的电信号之一,对幅值、频率、相位三要素的测量是测量正弦波信号的主要内容,本设计从该三要素出发提出了设计正弦信号测试仪的具体方案;正弦信号的幅值测量模块以高精度峰值检波电路为核心,结合单片机与AD采样技术实现幅值测量功能;频率测量模块采用专用芯片ICM7216D实现频率测量功能;相位测量模块则使用相位检测电路与单片机相结合实现相位测量功能;通过实践证明,该正弦信号测试仪设计切实可行,且具有硬件结构简单、软件设计灵活、适用面广等优点,是一种有较高应用价值的正弦信号测量仪器.     

基于FPGA的静电支承系统数字控制电路设计

设计了一种基于FPGA的静电支承系统数字控制电路,利用FPGA并行运算的优势提高运算速度和实时性。分析了A/D和D/A转换器分辨率对测控精度及量化噪声的影响,在此基础上选用了高精度A/D和D/A转换器以提高测控精度,降低量化噪声对检测信号的干扰。测试电路对直流和交流输入信号的响应,并用最小二乘法对误差进行校正和补偿,结果表明：电路对直流信号的测量误差在1mV以内;对频率1-500Hz范围内的交流信号幅值衰减最大为-0.092dB,相位滞后最大为-7°。     

基于交直流分离的反射式血氧饱和度测量系统的设计

肝储备功能是评价肝脏正常生理活动的重要依据,动脉血氧饱和度是肝储备功能测量的重要中间变量,针对长时间连续无创血氧饱和度测量的要求,提出基于交直流分离的反射式血氧测量系统的设计方案。通过测量手指、耳尖等皮肤薄弱部位的反射式光电容积脉搏波,利用交直流信号分离处理技术,基于动脉血氧饱和度经验测量公式,实现长时间无创动脉血氧饱和度测量。交直流分离技术的使用能够有效的降低系统干扰和噪声的影响,优化血氧饱和度测量结果;经临床医疗对比实验检测,证明系统误差符合实际测量要求。     

纳米级光栅容栅融合测量系统研究

利用容栅测量系统中激励信号源的设计技术,产生一组多相输出的调制信号源,作为光栅测量系统的多相线阵光源激励信号,发出的多相调制光信号,再经过标尺光栅调制后,由光电转换元件接收并获得一个复合的电信号.该信号经处理电路后,可获得一个频率与激励信号源的基波频率相等的电信号,检测这两个信号间的相位差的变化,可得到标尺光栅的移动距离x.将容栅和光栅测量技术有机地结合,并通过提高相位检测电路的细分数和减小线阵光源的点距,可达到亚微米或纳米级的测量分辨力.     

Intrinsic Power Management Strategy based improvement of power stability in a single-phase AC–DC converter system

Nowadays the size of the use of electronic devices like laptops, cell phone chargers, electric vehicles and UPS is rapidly increasing. So AC–DC converters need to incorporate the power factor correction along with voltage regulation. There are many AC–DC converter control methods available, but these methods do not perform well. Therefore In this paper, a smooth transformation on switching will be characterized by a high power factor in a single phase AC–DC converter by the use of intrinsic power management strategy. The proposed AC–DC converter's circuit topology is obtained by integrating a boost and buck converter. The Boost Converter's switching frequency does power factor correction to get less current harmonics at the input line. In this single phase AC–DC converter, the buck-boost converter is an important component that increases system power quality based on advanced PWM technique. So in this work, the Intrinsic Power Management Strategy (IPMS) is proposed to enhance the control over the DC–DC converter performance during unstable or transient operation. Rather than making a quick Pulse Width Modulation (PWM) signal, the computerized signal processor just creates a moderate changing DC signal to decide the PWM ramp function. The power factor correction model has been created and simulated by utilizing MATLAB programming. The simulation model demonstrates that the power factor is improved and the converter has regulated DC output voltage. To validate this simulation, a 1000 W prototype converter has been developed to feed a DC motor and the analysis of the results are presented.     

基于FPGA的剩余电压检测系统的设计

提出了一种高准确度低功耗的剩余电压检测方法。该测量装置通过过零检测电路获取工频同步信号,在工频交流峰值时刻切断待测设备的电源,由高输入阻抗的输入回路对待测设备的剩余电压进行取样;在NiosII的控制下,采用高速采样保持电路和高精度模数转换器实现设备掉电1 s和10 s后剩余电压的在线检测。实验证明该测量装置有较好的稳定性,测量准确度达到0.506%,满足测量要求。     

基于MapReduce并行处理的机电特种设备故障诊断系统设计

针对直流接地故障检测系统检测结果误差大的问题,提出了基于MapReduce并行处理的机电特种设备故障诊断系统设计;根据系统总体架构,将硬件结构分为故障检测显示单元和数据处理及传输单元;整流电流,使用二极管整流装置设计集流故障检测指示电路;采用多层差分电路获取脉冲信号,以低电平电压位置的故障检测器作为检测点,设计电流突变检测模块;使用DH08型号开关状态检测模块,具有8路交流输入,由此检测设备断电故障;选配6AU1410-0AB00-0AA0型西门子报警模块,对故障点进行报警处理;设计MapReduce执行流程,分析4个MapReduce作业训练过程,计算数据属性特征词在每个故障类中的频率值,由此完成故障诊断;以轴承故障为例,进行实验验证分析;由实验测试结果可知,该系统与实际波形差别较小,其对A相、B相C相电流短路故障诊断的时间点波形变化与实际曲线基本一致,在0A附近波动,说明该方法具有精准检测结果,能够为机电特种设备广泛应用提供设备支持。     

点式单波束多普勒测流系统的设计方法

为了加快多普勒流速计算速度和提高系统稳定性,提出基于FPGA技术的多普勒测速的设计方法,其中包括信号发射电路和信号接收电路;首先通过M码进行二相相移键控信号的调制,减少了回波误差、增加信号发射能量,有效地降低了水中超声波的能量耗散对信号提取的影响;然后对回波信号进行二相解调,并利用复自相关算法进行分析处理;最后,通过测速实验对所提方法进行验证;实验结果表明,所提方法不仅具有较低的实验误差而且具有较高的可靠性。     

基于阻抗原理的磁弹性传感器测试仪设计

设计了一种基于阻抗原理的磁弹性传感器共振频率测试仪。系统集成了微控制器、交流激励信号发生单元、直流偏置信号发生单元和有效值检测电路单元,并通过RS-232串口总线实现与上位机之间的通信。交流激励信号电路采用压控电流源方式,避免了线圈阻抗变化对交流激励电流的影响。实验结果表明：测试仪可以快速检测磁弹性传感器的共振频率,稳定性好,精度高,系统操作简单,集成度高,能够满足磁弹性传感器研究中的检测要求。     

基于传感器微弱电流矢量检测电路的设计

该文通过对锁相放大电路设计原理和相敏检波相关性原理的研究,针对当前微/纳传感器信号小、频率高、测量难的特点,采用了双相锁相放大技术,克服了目前仪器昂贵、体积大和芯片不能直接测试电流的缺点,设计了能够应用于传感器微弱电流矢量检测的电路.该电路具有小型、简单、无需调相的特点,电流测量范围:0.61nA～50nA,频带:20kHz～40kHz,阈值为0.61nA,测量精度为0.19nA,相位测量精度为0.89°,能够实现ZnO纳米线传感器微弱电流幅值和相位删量的要求.     

家用小功率光伏发电系统的设计

文中首先介绍了光伏发电系统的国内外研究现状,并得出了理论研究较多,涉及到实际产品研发较少的结论。在此背景下分析了光伏发电系统基本架构和逆变器拓扑结构,重点对比研究了工频变压器隔离并网型（DC/AC+AC/AC）、非隔离式并网型（DC/DC+DC/AC）、高频变压器隔离并网型（DC/AC/DC+DC/AC）等3种常见逆变器结构;然后结合家用这一实际情况对这3种结构进行了一一剖析,在此基础上提出了DC/DC+DC/AC/DC+DC/AC的3级架构设计方案,其中包括斩波电路、推挽升压电路、逆变电路三部分;最后以STM32ZET6单片机为系统核心控制器件,设计并完成光伏发电系统中各个硬件板卡的焊接和调试功能,通过测试样机得到实验数据。实验结果表明文中提出的DC/DC+DC/AC/DC+DC/AC架构设计方案易实现,实验样机能源利用效率和稳定性较高,体积小,能够满足家用要求。