瞬變電磁法作為一種重要的地球物理探測方法，由于它在時間和空間上的可分性，使得這種方法簡單易行，信息豐富，精度較高，低成本，見效快，從而在礦藏勘探、鉆井和海洋勘探等領域得到了廣泛的應用。隨著接收儀器的數字化和智能化，發射功率的增大，數字模型計算正反演的應用，解釋水平的提高，瞬變電磁法可解決的地質問題不斷擴大，幾乎涉及了物探工作的各個領域：礦產勘探，構造探測，水文與工程、地質調查，環境調查與監測以及考古等。近年來，在找水、市政工程、土壤鹽堿化和污染調查、淺層石油構造填圖，以及礦井突水預測等領域都取得了良好效果。 瞬變電磁法探測系統包括發射機和接收機兩部分。接收機用作在噪聲中提取由發射機發射的一次場信號在地下導體中感應出的二次場信息，其信息反映了地下導體的電阻率差異，通過對該信息數據的處理了解探測目標的特性從而達到探測的目的。 瞬變電磁信號具有早期信號幅度大、衰減快，而中晚期信號幅度小、衰減慢的大動態范圍的特點。因此，必須設計出能適應這種瞬時變化快、動態范圍大數據信號要求的高性能數據采集系統。同時，瞬變電磁探測系統的工作環境大都是在野外，因此，為適應野外工作的需要，數據采集卡尤其要有較低的功耗。 本論文在總結其他數據采集系統設計的基礎上，提高采樣速率和采樣精度、采用分段放大技術避免放大飽和和實現對小信號的有效識別、改用ARM作為核心處理器實現對接收機的有效控制、改進USB2.0的實際傳輸速度、改用自適應濾波法等噪聲抑制方法組合實現抗干擾和噪聲濾除設計，成功設計和實現了一套基于ARM和USB2.0的瞬變電磁數據采集系統，該系統具有高性能，低功耗，抗干擾能力強，低成本的特點，已成功應用于瞬變電磁探測實踐，并取得良好效果，極大的滿足了瞬變電磁探測系統的需要。同時，該系統對于其他數據采集系統的設計具有一定的借鑒意義。
上傳時間： 2013-06-21
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核能譜儀中的數據采集系統，集核探測技術、電子技術、計算機技術為一體，以多道脈沖幅度分析器為核心部件，能夠快速、準確地提取出核素的相關信息及參數。現已于勘探、建材放射性檢測及環境放射性監測等領域得到廣泛應用。隨著嵌入式技術的發展，以32位ARM為核心的微控制器已被引入進來，提高了數據采集的速度和精度，同時嵌入式操作系統的引入也為功能擴展、系統集成提供了高效的開發平臺。 本論文介紹的核數據采集系統即以ARM微控制器LPC2148和實時操作系統μC/OS-II為平臺，譜數據采集為基本功能，在此基礎上擴展GPS和GPRS模塊，可實現GPS信息和核信號的實時、同步接收，保存和顯示，并可將采集的數據通過GPRS網絡及時傳到采集中心進行譜數據處理和GPS差分定位，為野外多點測量及遠程監測提供了有效的手段。 課題以教育部的高等學校博士學科點專項科研基金項目“基于3GS技術的便攜式核地球物理數據采集系統研究(項目編號：20040616014)”為依托，本人在已有研究成果的基礎上，進行了相關改進和系統集成： (1)選用軌對軌運算放大器，改進了峰值檢測電路，增大了脈沖峰值的測量精度。 (2)數據采集系統以32位ARM微控制器LPC2148為核心，外圍電路帶有LCD顯示，系統具有低功耗、小型化、高性價比等特點。 (3)實現了核數據采集系統對GPS、GPRS的集成。 (4)完成嵌入式μC/OS-II操作系統在LPC2148上的移植、操作系統的搭建，及各功能模塊的設計與集成。
上傳時間： 2013-04-24
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設計出一個用計算機中的普通聲卡，而不是專業的環保設備對環境噪聲進行采集和分析的系統。它利用噪聲的時間特性、數據庫技術以及labVIEW平臺編寫程序，實現信號的采集和分析。能用離散傅立葉變換數據
上傳時間： 2013-05-20
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本文研制的數據采集器，用于采集導彈過載模擬試車臺的各種參數,來評價導彈在飛行過程中的性能，由于試車臺是高速旋轉體，其工作環境惡劣，受電磁干擾大，而且設備要求高，如果遇到設備故障或設備事故，其損失相當巨大，保證設備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數字通信技術的基礎上，選用了基于現場可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調制(PCM)通信實現多路數據采集器的設計，其優點是FPGA技術在數據采集器中可以進行模塊化設計，增加了系統的抗干擾性、靈活性和適應性，并且可以將整個PCM通信系統設計成可編程序系統，用戶只要稍加變更程序，則系統的被測路數、幀結構、碼速率、標度等均可改變以適應任何場合。并且采用合理的糾錯和加密編碼能夠實現數據在傳輸工程中的完整性和安全性。 通過對PCM通信的特點研究，研制了一套集采集與傳輸的系統。文章給出了各個模塊的具體建模與設計，系統采用的是FPGA技術來實現數據采集和信號處理，采用VHDL實現了數字復接器和分接器、編解碼器、調制與解調模塊的建模與設計。采用基于NiosII實現串口通訊，構建了實時性和準確性通信網絡，實現了數據的采集。 測試數據和數據采集的實驗結果證明，采用FPGA技術實現PCM信號的編碼、傳輸、解碼，能夠有較強的抗干擾性、抗噪聲性能好、差錯可控、易加密、易與現代技術結合，并且誤碼率較低，要遠遠優于傳統的方法。
上傳時間： 2013-04-24
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圖像采集和處理技術在機器視覺和圖像分析等諸多領域應用十分廣泛，大部分情況下，采集卡只需將前端相機捕獲的圖像信息正確地傳回計算機即可。但是在要求較高的應用場合需要采集卡能準確控制外部光源和相機，完成圖像采集，預處理，數據傳輸。只有這樣，用戶才可以根據不同的興趣和需求對特定的某些圖像進行采集、傳輸以及處理，以達到某種分析目的。 本文根據國家985二期項目“三維粒子圖像測速系統”的圖像采集與處理需要，設計開發了一款以FPGA為核心控制芯片的嵌入式圖像采集卡。采集卡以FPGA為邏輯和算法實現的核心器件，不僅實現了傳統意義上的圖像采集，而且實現了CCD相機控制和激光器同步曝光功能，打破了以往單純靠增加硬件設備實現同步控制的方法，簡化了系統硬件結構并節約系統成本。此外，在系統中嵌入了圖像增強算法和采用PCI接口與計算機連接滿足了高速采集的要求。同時，采用市場上廣泛應用的Camera Link作為采集卡的圖像輸入接口，提高了系統的通用性、傳輸速率和抗干擾能力，簡化圖像獲取設備和模擬攝像頭之間需要視頻解碼等連接。具有嵌入式處理功能，光源同步和相機控制的采集卡將使機器視覺系統，圖像測速等諸多領域的圖像采集應用變得更為便捷。 論文首先對圖像采集卡系統的組成、整體方案和可行性進行了論證。然后給出了圖像采集卡的硬件設計。在此部分結合整體設計方案，討論芯片的選型問題。根據所選芯片的本身特點，分模塊地對圖像采集卡的硬件設計原理進行了詳細的闡述。接下來是圖像采集卡的軟件設計部分。用VHDL和原理圖結合的方法對FPGA進行編程，實現了圖像采集系統的各個功能模塊。根據圖像采集系統的要求用DriverWorks軟件設計了圖像采集卡的WDM底層驅動程序和上層應用程序。最后是用FPGA實現了帶修改參數的硬件嵌入式圖像處理算法——圖像增強。論文中使用QUARTUS軟件嵌入的邏輯分析儀SignalTap對FPGA設計的模塊進行了硬件調試，給出了調試的時序圖和調試結果，經測試分析該采集卡滿足“三維粒子圖像測速系統”的要求，達到了預期目標。
上傳時間： 2013-04-24
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項目的研究內容是對硅微諧振式加速度計的數據采集電路開展研究工作。硅微諧振式加速度計敏感結構輸出的是兩路差分的頻率信號，因此硅微諧振式加速度計數據采集電路完成的主要任務是測出兩路頻率信號的差值。測量要求是：實現10ms內對中心諧振頻率為20kHz、標度因數為100Hz/g、量程為±50g、分辨率為1mg的硅微諧振式加速度計輸出的頻率信號的測量，等效測量誤差為±1mg。電路的控制核心為單片機，具有串行接口以便將測量結果傳送給PC機從而分析、保存測量結果。\\r\\n按研究內容設計了軟硬件。軟件采用多周期同步法
上傳時間： 2013-08-11
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摘要: 介紹了時鐘分相技術并討論了時鐘分相技術在高速數字電路設計中的作用。 關鍵詞: 時鐘分相技術; 應用 中圖分類號: TN 79 文獻標識碼:A 文章編號: 025820934 (2000) 0620437203 時鐘是高速數字電路設計的關鍵技術之一, 系統時鐘的性能好壞, 直接影響了整個電路的 性能。尤其現代電子系統對性能的越來越高的要求, 迫使我們集中更多的注意力在更高頻率、 更高精度的時鐘設計上面。但隨著系統時鐘頻率的升高。我們的系統設計將面臨一系列的問 題。 1) 時鐘的快速電平切換將給電路帶來的串擾(Crosstalk) 和其他的噪聲。 2) 高速的時鐘對電路板的設計提出了更高的要求: 我們應引入傳輸線(T ransm ission L ine) 模型, 并在信號的匹配上有更多的考慮。 3) 在系統時鐘高于100MHz 的情況下, 應使用高速芯片來達到所需的速度, 如ECL 芯 片, 但這種芯片一般功耗很大, 再加上匹配電阻增加的功耗, 使整個系統所需要的電流增大, 發 熱量增多, 對系統的穩定性和集成度有不利的影響。 4) 高頻時鐘相應的電磁輻射(EM I) 比較嚴重。 所以在高速數字系統設計中對高頻時鐘信號的處理應格外慎重, 盡量減少電路中高頻信 號的成分, 這里介紹一種很好的解決方法, 即利用時鐘分相技術, 以低頻的時鐘實現高頻的處 理。 1 時鐘分相技術 我們知道, 時鐘信號的一個周期按相位來分, 可以分為360°。所謂時鐘分相技術, 就是把 時鐘周期的多個相位都加以利用, 以達到更高的時間分辨。在通常的設計中, 我們只用到時鐘 的上升沿(0 相位) , 如果把時鐘的下降沿(180°相位) 也加以利用, 系統的時間分辨能力就可以 提高一倍(如圖1a 所示)。同理, 將時鐘分為4 個相位(0°、90°、180°和270°) , 系統的時間分辨就 可以提高為原來的4 倍(如圖1b 所示)。 以前也有人嘗試過用專門的延遲線或邏輯門延時來達到時鐘分相的目的。用這種方法產生的相位差不夠準確, 而且引起的時間偏移(Skew ) 和抖動 (J itters) 比較大, 無法實現高精度的時間分辨。 近年來半導體技術的發展, 使高質量的分相功能在一 片芯片內實現成為可能, 如AMCC 公司的S4405, CY2 PRESS 公司的CY9901 和CY9911, 都是性能優異的時鐘 芯片。這些芯片的出現, 大大促進了時鐘分相技術在實際電 路中的應用。我們在這方面作了一些嘗試性的工作: 要獲得 良好的時間性能, 必須確保分相時鐘的Skew 和J itters 都 比較小。因此在我們的設計中, 通常用一個低頻、高精度的 晶體作為時鐘源, 將這個低頻時鐘通過一個鎖相環(PLL ) , 獲得一個較高頻率的、比較純凈的時鐘, 對這個時鐘進行分相, 就可獲得高穩定、低抖動的分 相時鐘。 這部分電路在實際運用中獲得了很好的效果。下面以應用的實例加以說明。2 應用實例 2. 1 應用在接入網中 在通訊系統中, 由于要減少傳輸 上的硬件開銷, 一般以串行模式傳輸 圖3 時鐘分為4 個相位 數據, 與其同步的時鐘信號并不傳輸。 但本地接收到數據時, 為了準確地獲取 數據, 必須得到數據時鐘, 即要獲取與數 據同步的時鐘信號。在接入網中, 數據傳 輸的結構如圖2 所示。 數據以68MBös 的速率傳輸, 即每 個bit 占有14. 7ns 的寬度, 在每個數據 幀的開頭有一個用于同步檢測的頭部信息。我們要找到與它同步性好的時鐘信號, 一般時間 分辨應該達到1ö4 的時鐘周期。即14. 7ö 4≈ 3. 7ns, 這就是說, 系統時鐘頻率應在300MHz 以 上, 在這種頻率下, 我們必須使用ECL inp s 芯片(ECL inp s 是ECL 芯片系列中速度最快的, 其 典型門延遲為340p s) , 如前所述, 這樣對整個系統設計帶來很多的困擾。 我們在這里使用鎖相環和時鐘分相技術, 將一個16MHz 晶振作為時鐘源, 經過鎖相環 89429 升頻得到68MHz 的時鐘, 再經過分相芯片AMCCS4405 分成4 個相位, 如圖3 所示。 我們只要從4 個相位的68MHz 時鐘中選擇出與數據同步性最好的一個。選擇的依據是: 在每個數據幀的頭部(HEAD) 都有一個8bit 的KWD (KeyWord) (如圖1 所示) , 我們分別用 這4 個相位的時鐘去鎖存數據, 如果經某個時鐘鎖存后的數據在這個指定位置最先檢測出這 個KWD, 就認為下一相位的時鐘與數據的同步性最好(相關)。 根據這個判別原理, 我們設計了圖4 所示的時鐘分相選擇電路。 在板上通過鎖相環89429 和分相芯片S4405 獲得我們所要的68MHz 4 相時鐘: 用這4 個 時鐘分別將輸入數據進行移位, 將移位的數據與KWD 作比較, 若至少有7bit 符合, 則認為檢 出了KWD。將4 路相關器的結果經過優先判選控制邏輯, 即可輸出同步性最好的時鐘。這里, 我們運用AMCC 公司生產的 S4405 芯片, 對68MHz 的時鐘進行了4 分 相, 成功地實現了同步時鐘的獲取, 這部分 電路目前已實際地應用在某通訊系統的接 入網中。 2. 2 高速數據采集系統中的應用 高速、高精度的模擬- 數字變換 (ADC) 一直是高速數據采集系統的關鍵部 分。高速的ADC 價格昂貴, 而且系統設計 難度很高。以前就有人考慮使用多個低速 圖5 分相技術應用于采集系統 ADC 和時鐘分相, 用以替代高速的ADC, 但由 于時鐘分相電路產生的相位不準確, 時鐘的 J itters 和Skew 比較大(如前述) , 容易產生較 大的孔徑晃動(Aperture J itters) , 無法達到很 好的時間分辨。 現在使用時鐘分相芯片, 我們可以把分相 技術應用在高速數據采集系統中: 以4 分相后 圖6 分相技術提高系統的數據采集率 的80MHz 采樣時鐘分別作為ADC 的 轉換時鐘, 對模擬信號進行采樣, 如圖5 所示。 在每一采集通道中, 輸入信號經過 緩沖、調理, 送入ADC 進行模數轉換, 采集到的數據寫入存儲器(M EM )。各個 采集通道采集的是同一信號, 不過采樣 點依次相差90°相位。通過存儲器中的數 據重組, 可以使系統時鐘為80MHz 的采 集系統達到320MHz 數據采集率(如圖6 所示)。 3 總結 靈活地運用時鐘分相技術, 可以有效地用低頻時鐘實現相當于高頻時鐘的時間性能, 并 避免了高速數字電路設計中一些問題, 降低了系統設計的難度。
上傳時間： 2013-12-17
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【摘要】電力直流系統是變電站安全運行的基礎，隨著變電站數字化、智能化程度的不斷提高，對站用電源的管理也提出了新的、更高的要求。而管理的的基礎，就是設備能準確、高速的反應當前設備的電壓、電流、開關狀態等信息。做到設備不死機，不停機，干擾不誤報等。隨著微電子技術、計算機和通訊技術的飛速發展，新器件的研制、生產周期的日益縮短。為了滿足工業自動化，新技術、新器件不斷應用到新產品中。模擬量采集包括直流電壓和電流。開關量采集包括開關的分合，繼電器的投入切除等。
上傳時間： 2013-11-02
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分,5'1Zk硬件和軟件的角度介紹了智能電壓數據采集裝置各部分的原理、功能，給出了串行通訊的程序流程圖及部分程序。經調試證明，該程序簡單、可靠，具有較高的應用價值。
上傳時間： 2013-11-08
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隨著 微 電 子技術的飛速發展，電子產品越來越微型化，集成化，自動化，低廉化，進而推動著其它許多產業的發展。特別進人21世紀以來，生物技術與電子技術的結合，成為高科技領域的研究熱點。199()年由瑞士的Manz和Widmer首先提出的“微全分析系統”〔’〕(microto talan alysissy stems，即ptTAS)，通俗地稱為“建在芯片上的實驗室”(Lab on a chip)或簡稱芯片實驗室(Lab chip)，主要組成部分為電泳芯片，同時是進樣，分離和檢測為一體的微型裝置，其在電泳實驗中的高效檢測性能為生物化學分析儀器發展提供了一種借鑒。p.TAS廣泛應用于生物醫學、環境檢測、食品衛生、科學以及國防等眾多領域。目前 應 用 的大多為多通道的毛細管電泳芯片，這也是芯片發展的一個必然趨勢。這不僅對電泳芯片本身的設計和制作提出了更高的要求，也對傳感器和數據處理技術提出了新的挑戰?？紤]成本，集成度，控制能力以及可靠性方面的因素，本系統采用單片機作為實時數據處理、控制以及通訊的硬件平臺。如果系統中既有實時的通信任務，同時又有其他實時任務，采用一個廉價的單片機，資源會比較緊張，不僅實現困難，結構復雜，而且效果可能不滿意。而采用高性能的處理器，又浪費了其有效資源，所以本系統采用兩個MCU協同工作，以并行/分布式多機的思想，構成了電泳芯 片核心的雙單片機系統結構。微全 分 析 系 統 進行的多項實時任務，可以劃分為以下 幾個模塊:①采集模塊。負責對外圍檢驗設備進行控 制以及對傳送過來的信號進行采集和分析;②交互模 塊。通過液晶顯示，鍵盤掃描，以及打印等實現實驗人 員對前端采集電路的交互操作;③雙單片機控制和通 信模塊。協調雙單片機之間的數據傳輸和指令傳輸 ;④網絡傳輸模塊。其中一個單片機通過以太網發送接 收數據到上位機。本文提出一種實時多任務的雙單片 機控制和通信系統[31的設計，一個MCU基于TCP /IP網絡模塊的實現。
上傳時間： 2013-11-15
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