新型8 通道24 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1216 及其應(yīng)用
上傳時間： 2013-04-24
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微機電系統(tǒng)（MEMS）器件的構(gòu)成涉及微電子、微機械、微動力、微熱力、微流體學、材料、物理、化學、生物等多個領(lǐng)域，形成了多能量域并交叉耦合。為其產(chǎn)品的建模、仿真以及優(yōu)化設(shè)計帶來了較大的難度。由于靜電驅(qū)動的原理簡單使其成為MEMS器件中機械動作的主要來源。而梳齒結(jié)構(gòu)在MEMS器件中有廣泛的應(yīng)用：微諧振器、微機械加速度計、微機械陀螺儀、微鏡、微鑷、微泵等。所以做為MEMS的重要驅(qū)動方式和結(jié)構(gòu)形式，靜電驅(qū)動梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的耦合場仿真分析以及優(yōu)化設(shè)計對MEMS的開發(fā)具有很重要的意義。本課題的研究對靜電驅(qū)動梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的設(shè)計具有較大的理論研究意義。 本文的研究工作主要包括以下幾個方面： 1、采用降階宏建模技術(shù)快速求解靜電梳齒驅(qū)動器靜電－結(jié)構(gòu)耦合問題，降階建模被用于表示微諧振器的靜態(tài)動態(tài)特性。論文采用降階建模方法詳細分析了靜電梳齒驅(qū)動器的各參數(shù)對所產(chǎn)生靜電力以及驅(qū)動位移的關(guān)系；并對靜電梳齒驅(qū)動器梳齒電容結(jié)構(gòu)的靜電場進行分析和模擬，深入討論了邊緣效應(yīng)的影響；還對微諧振器動態(tài)特性的各個模態(tài)進行仿真分析，并計算分析了前六階模態(tài)的頻率和諧振幅值。仿真結(jié)果表明降階建模方法能夠快速、準確地實現(xiàn)多耦合域的求解。 2、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個子系統(tǒng)對叉指式微機械陀螺儀特性的影響，系統(tǒng)詳細地分析了與叉指狀微機械陀螺儀性能指標－靈敏度密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)特性、電子電路、加工工藝和空氣阻尼，并在此分析的基礎(chǔ)上建立了陀螺的統(tǒng)一多學科優(yōu)化模型并對其進行多學科優(yōu)化設(shè)計。將遺傳算法和差分進化算法的全局尋優(yōu)與陀螺儀系統(tǒng)級優(yōu)化相結(jié)合，證實了遺傳算法和差分進化算法在MEMS系統(tǒng)級優(yōu)化中的可行性，并比較遺傳算法和差分進化算法的優(yōu)化結(jié)果，差分進化算法的優(yōu)化結(jié)果較大地改善了器件的性能。 3、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個子系統(tǒng)對梳齒式微加速度計特性的影響，在對梳齒式微加速度計各個學科的設(shè)計要素進行分析的基礎(chǔ)上，對各個子系統(tǒng)分別建立相對獨立的優(yōu)化模型，采用差分進化算法和多目標遺傳算法對其進行優(yōu)化設(shè)計。證實了差分進化算法和多目標遺傳算法對多個子系統(tǒng)耦合的系統(tǒng)級優(yōu)化的可行性，并比較了將多目標轉(zhuǎn)換為單目標進行優(yōu)化和采用多目標進行優(yōu)化的區(qū)別和結(jié)果，優(yōu)化結(jié)果使器件的性能得到了改善。
上傳時間： 2013-05-15
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在電力系統(tǒng)容量日益擴大和電網(wǎng)電壓運行等級不斷提高的潮流下，傳統(tǒng)電磁式互感器在運行中暴露出越來越多的弊端，難以滿足電力系統(tǒng)向自動化、標準化和數(shù)字化的發(fā)展需求，電子式互感器取代傳統(tǒng)電磁式互感器已經(jīng)成為一種必然的趨勢，并成為人們研究的熱點。本文圍繞電子式電流互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了研究與設(shè)計。 Rogowski線圈是電流傳感元件，本文總紿了Rogowski線圈的基本原理，其中包括線圈的等效電路和相量圖，線圈的電磁參數(shù)計算。在理論研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際設(shè)計一款高精度PCBRogowski線圈。電容分壓器是電壓傳感元件，文章中介紹了傳感器的原理、傳感器的模型結(jié)構(gòu)，針對其自身結(jié)構(gòu)缺陷和工作環(huán)境的電磁干擾，提出具有針對性的電磁兼容設(shè)計方法。 積分器的性能一直是影響Rogowski線圈電流傳感器的精度和穩(wěn)定性的重要因素之一。模擬積分器具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、輸入動態(tài)范圍大等優(yōu)點；數(shù)字積分器具有性能穩(wěn)定，精度高等優(yōu)點。后者的優(yōu)勢使其成為近年來Rogowski線圈電流互感器實用化研究的一個熱點問題。本文設(shè)計了一套數(shù)字積分器設(shè)計的方法，其中包括了積分算法的選擇，積分輸入采樣率和分辨率的確定，數(shù)字積分器的通用結(jié)構(gòu)，積分初值的選擇方法等。 為了保證系統(tǒng)的運行穩(wěn)定，文章中的系統(tǒng)只采用激光供電模式，降低數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功耗就成了系統(tǒng)設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)。文章中介紹了一些實用的低功耗處理方法，分析了激光器的特性，光電池的特性和光電轉(zhuǎn)換器件的特性，并根據(jù)這些器件的特性，改進了數(shù)據(jù)發(fā)送激光器的驅(qū)動電路，大幅度降低了系統(tǒng)的功耗，保證了系統(tǒng)在較低供電功率條件下的正常運行。 論文最后對全文工作進行總結(jié)，提出進一步需要解決的問題。
標簽： 電子式互感器 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-10
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隨著當今科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)正在各個行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，而FPGA技術(shù)的不斷成熟改變了通常采用并行計算機或數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)等作為嵌入式處理器的慣例。可編程邏輯器件(FPGA)憑借其較低的開發(fā)成本、較高的并行處理速度、較大的靈活性及其較短的開發(fā)周期等特點，在圖像處理系統(tǒng)中有獨特的優(yōu)勢。 本文提出了一種基于FPGA的圖像采集處理系統(tǒng)解決方案，并選用低成本高性能的Altera公司的CycloneIII系列FPGA EP3C40F324為核心，設(shè)計開發(fā)了圖像采集處理的軟硬件綜合系統(tǒng)。文章闡述了如何在FPGA中嵌入NiosII軟核處理器并完成圖像采集處理系統(tǒng)功能的設(shè)計方案。硬件電路上，系統(tǒng)設(shè)計了三塊電路板：FPGA核心處理板、圖像采集卡、圖像顯示卡，其中通過I2C總線對采集卡的工作模式進行配置，在采集模塊控制下，將采集到的圖像數(shù)據(jù)存儲到SDRAM；根據(jù)VGA顯示原理及其時序關(guān)系，設(shè)計了VGA顯示輸出控制模塊，合成了VGA工作的控制信號，又根據(jù)VGA顯示器的工業(yè)標準，合成VGA接口的水平和幀同步信號。邏輯硬件上，應(yīng)用SOPCBuilder工具生成了FPGA內(nèi)部的邏輯硬件功能模塊，定制了NiosII IP core、CMOS圖像采集模塊、VGA Controller及其I2C總線接口，系統(tǒng)各模塊間通過Avalon總線連接起來。軟件部分，在NiosII內(nèi)核處理器上實現(xiàn)了彩色圖像顏色空間轉(zhuǎn)換、二值化、形態(tài)學腐蝕處理及其目標定位等算法。實驗結(jié)果證明了本文提出的方案及算法的正確性，可行性。
標簽： FPGA 圖像采集 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-05
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隨著計算機和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，基于數(shù)字信號處理的示波器、信號發(fā)生器、邏輯分析儀和頻譜分析儀等測量儀器已經(jīng)應(yīng)用到各個領(lǐng)域并且發(fā)揮著重要作用，但這些儀器昂貴的價格阻礙了它們的普遍使用。 本文針對電子測量儀器技術(shù)發(fā)展和普及的情況，結(jié)合用FPGA實現(xiàn)數(shù)字信號處理的優(yōu)勢，研究一種基于FPGA的輔助性獨立電予測量儀器的軟件系統(tǒng)。這種儀器可以作為數(shù)模混合電路測試和驗證的工具，用來觀察模擬信號波形、數(shù)字信號時序波形、模擬信號的幅度頻譜，也可以用來產(chǎn)生DDS信號。在硬件選擇上，使用具有Altera公司CycloneⅡ器件的平臺來實現(xiàn)單片DSP系統(tǒng)，這種芯片成本低廉、工作速度快、技術(shù)兼容性好；在軟件設(shè)計上，采用基于FPGA的可編程數(shù)字邏輯設(shè)計方法，這種方法具有開發(fā)難度小、功能擴展簡單等優(yōu)點。設(shè)計中采用的關(guān)鍵技術(shù)包括：基于FPGA和IP Core的Verilog HDL設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)波形的實時顯示。對這些技術(shù)的研究探討不僅有理論研究價值，在科學實驗和產(chǎn)品設(shè)計中同樣具有重要的實用價值。系統(tǒng)的設(shè)計以低資源、高性能為目標，設(shè)計中采用了科學的模塊劃分、設(shè)計與集成的方法，在保持原四種信號處理功能不變的前提下，盡量多的節(jié)約各種FPGA資源，為實現(xiàn)低成本的輔助電子測量儀器提供了可能。
標簽： FPGA 多功能電子 測量系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-05
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嵌入式圖像采集系統(tǒng)具有體積小、成本低、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，在遠程監(jiān)控、可視電話、計算機視覺、網(wǎng)絡(luò)會議等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。為克服傳統(tǒng)基于單片機的圖像采集系統(tǒng)的種種不足，本文提出了一種新的解決方案，利用高速的ARM9嵌入式微處理器S3C2410A為硬件核心，搭配USB攝像頭，結(jié)合Linux構(gòu)建了一套嵌入式的圖像采集系統(tǒng)。USB攝像頭有著容易購買、性價比高等優(yōu)點，但長期以來將其直接應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)卻很困難。隨著ARM微處理器的廣泛應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)的性能得到了極大的提升。人們逐漸將操作系統(tǒng)引入其中，方便系統(tǒng)的管理和簡化應(yīng)用程序的開發(fā)。Linux是一個免費開源的優(yōu)秀操作系統(tǒng)，將其移植到嵌入式系統(tǒng)中能夠?qū)ο到y(tǒng)進行高效地管理、極大地方便應(yīng)用程序的開發(fā)。嵌入式的Linux操作系統(tǒng)繼承了Linux的優(yōu)良特性，還有著節(jié)約資源，實時性強等優(yōu)點。在本方案中以嵌入式Linux操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，借助其對USB、網(wǎng)絡(luò)等的強大支持能力來構(gòu)建高度靈活的圖像采集系統(tǒng)。通過利用Linux操作系統(tǒng)內(nèi)建的video4Linux對攝像頭進行編程，實現(xiàn)了將USB攝像頭采集到的視頻數(shù)據(jù)進行顯示和存為圖片的功能。本文中具體講述了嵌入式的軟硬件平臺的構(gòu)建，USB攝像頭的驅(qū)動開發(fā)，圖像采集應(yīng)用程序的實現(xiàn)等。本文提出的嵌入式圖像采集方案適用于市面上絕大多數(shù)流行的USB攝像頭，還能把得到的圖像通過以太網(wǎng)傳輸以實現(xiàn)遠程的監(jiān)控。這套方案利用應(yīng)用程序編程接口video4linux所提供的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用函數(shù)等，實現(xiàn)了在Linux環(huán)境下采集USB攝像頭圖像數(shù)據(jù)的功能，并運用嵌入式的GUI開發(fā)工具Qt/Embedded來編寫最終的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)了美觀的用戶界面。充分運用Linux操作系統(tǒng)和其工具的強大功能來實現(xiàn)圖像采集， 對基于Linux內(nèi)核的后續(xù)圖像應(yīng)用開發(fā)具有實用意義。本系統(tǒng)完全基于開放的平臺和模塊化的實現(xiàn)方法，具有良好的可移植性，可方便地進行各種擴展。這種方案所實現(xiàn)的圖像采集系統(tǒng)成本低，靈活性高，性能好，是一種優(yōu)良的解決方案。本文詳細介紹了這種基于Linux系統(tǒng)和S3C2410A平臺的嵌入式圖像采集系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：嵌入式，ARM，USB，圖像采集，Linux
上傳時間： 2013-06-05
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隨著科學技術(shù)的發(fā)展，汽車結(jié)構(gòu)不斷完善，人們對汽車的性能更加關(guān)注。汽車本身是一個復雜的系統(tǒng)，在使用過程中，隨著行駛里程的增加和使用時間的延續(xù)，汽車技術(shù)狀況可能不斷惡化，需要定期進行檢測。汽車底盤測功機是一種不解體檢驗汽車性能的檢測設(shè)備，采用現(xiàn)代電測和計算機技術(shù)，模擬汽車在各種路面行駛阻力，使汽車的道路試驗項目移至室內(nèi)進行，減少室外環(huán)境變化對測試的影響，能夠很好的改善試驗人員的試驗環(huán)境和提高測試精度。 本文首先介紹了汽車底盤測功機的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，闡明了研究汽車底盤測功機測控系統(tǒng)的目的和意義，給出了汽車底盤測功機的結(jié)構(gòu)和工作原理，在詳細分析汽車道路上和底盤測功機上運行受力情況的基礎(chǔ)上，建立了測功機電模擬模型。采用電模擬阻力加載裝置，不僅省去了繁瑣的慣性飛輪裝置，簡化了底盤測功機的結(jié)構(gòu)，而且實現(xiàn)了慣性阻力的無級模擬。在系統(tǒng)硬件上，設(shè)計了轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩信號的采集電路和前端信號處理電路，提高了采集數(shù)據(jù)的準確性，保證系統(tǒng)的精度，并給出了勵磁控制電路的設(shè)計與實現(xiàn)。在通訊上，設(shè)計CAN和USB互相轉(zhuǎn)化的接口電路，不僅實現(xiàn)上下位機之間的通訊，而且還突破了傳統(tǒng)底盤測功機上下位機通訊速率慢的瓶頸。在控制策略上，采用積分分離PID算法，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速、勵磁電流和轉(zhuǎn)矩、勵磁電流的兩個雙閉環(huán)控制器，滿足了汽車底盤測功機不同運行狀況的需求。在軟件上，采用模塊化編程的思想，從而增強了程序的可移植性和靈活性。最后，構(gòu)建了實驗平臺，對系統(tǒng)進行了實驗研究，實驗結(jié)果表明：系統(tǒng)能滿足汽車性能測試的要求。
標簽： 汽車底盤 測功 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-12
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隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高，作為國民經(jīng)濟基礎(chǔ)之一的電力行業(yè)取得了迅猛的發(fā)展，電力系統(tǒng)輸配電的安全性和可靠性也越來越受到電力系統(tǒng)運行、管理和科研人員的關(guān)注。輸電線路的各種事故是影響電力線路安全運行的重要因素之一。本文正是在這一前提下，在參考國內(nèi)外大量文獻及研究成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計實現(xiàn)了一套輸電線路綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)。 本文研制的輸電線路在線監(jiān)測終端通過測量線路的泄漏電流、分布電壓、氣候參數(shù)以及圖像信息，并將數(shù)據(jù)進行采集、處理后，將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控中心，達到對輸電線路運行狀況進行實時監(jiān)測的目的，并以此為依據(jù)給出線路的評估信息提供給電力部門作為其安排檢修的依據(jù)，可以大大減少電力部門的工作量并預(yù)防線路事故的發(fā)生。 針對本系統(tǒng)功能豐富、監(jiān)測參數(shù)眾多的特點，作者設(shè)計了基于ARM的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。通過對ARM資源的合理分配，實現(xiàn)了監(jiān)測終端的數(shù)據(jù)采集處理功能。終端的數(shù)據(jù)傳輸功能由ARM和無線傳輸模塊配合完成，實現(xiàn)了GPRS和GSM SMS兩種數(shù)據(jù)傳輸方式。 本文是對輸電線路綜合在線監(jiān)測終端數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)設(shè)計和研究工作的總結(jié)，本文內(nèi)容主要偏重于監(jiān)測終端硬件和軟件的研究設(shè)計。論文在最后一部分對運行得到的數(shù)據(jù)也進行了分析、總結(jié)。 本文研制的輸電線路綜合監(jiān)測終端已在在幾條高壓輸電線路上掛網(wǎng)運行，運行結(jié)果表明系統(tǒng)各方面性能良好，滿足設(shè)計要求。
標簽： ARM 輸電線路 在線監(jiān)測
上傳時間： 2013-04-24
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國內(nèi)外目前的線束檢測系統(tǒng)也有了一些應(yīng)用，但要么功能單一，過于簡單，要么價格昂貴，無法廣泛應(yīng)用。因此開發(fā)高性能的汽車線束檢測系統(tǒng)對我國汽車行業(yè)有著重大的意義，可以提高汽車安全性的同時帶來更好的經(jīng)濟效益。本文對基于LabVIEW的汽車線束檢測系統(tǒng)的設(shè)計進行了研究。主要內(nèi)容如下： ⑴闡述了當前國內(nèi)外線束檢測系統(tǒng)的現(xiàn)狀和特點，在此基礎(chǔ)上提出了一種基于LabVIEW的汽車線束檢測系統(tǒng)整體架構(gòu)。該方案采用計算機作為上位機系統(tǒng)，使用LabVIEW進行上位機軟件設(shè)計，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進行處理，使用虛擬儀器技術(shù)進行數(shù)據(jù)采集，使用功能強大的AVR ATMega64單片機作為下位機硬件核心，利用PCI總線實現(xiàn)上下位機的通信。 ⑵對研究的內(nèi)容進行了詳細的說明。首先介紹了系統(tǒng)設(shè)計中涉及到的理論基礎(chǔ)，包括虛擬儀器，數(shù)據(jù)采集等；介紹了系統(tǒng)總體架構(gòu)，對主要組成進行了闡述，同時分析了硬件和軟件總體設(shè)計。 ⑶介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計，主要介紹了數(shù)據(jù)采集卡上的總線通信電路、存儲電路、單片機及其外圍電路、緩沖驅(qū)動電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換及比較電路和導通檢測卡上的檢測電路、附加電路。 ⑷介紹了系統(tǒng)的上位機軟件設(shè)計。首先進行了軟件的需求分析，然后對系統(tǒng)主界面、選擇線束、編輯模塊庫、編輯測試臺、編輯線束、功能設(shè)置等軟件主要界面進行介紹，主要介紹了各界面的功能，對某些重點功能的實現(xiàn)也進行了詳細講解；對于測試等功能進行了說明，給出了程序設(shè)計的具體流程；同時也介紹了LabVIEW軟件程序生成可執(zhí)行文件和安裝文件的具體步驟。 ⑸本線束檢測系統(tǒng)功能強大，最多能夠支持到8192個線束點，能夠完成線束的斷路、短路、誤配、二極管檢測和氣密測試；附加的模塊庫導入導出，自學習導入和Excel導入等功能，減小了用戶的工作量；采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對數(shù)據(jù)進行存儲，也方便了用戶的查找和對數(shù)據(jù)的移植。
標簽： LabVIEW 汽車線束 檢測系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源的小型化、高頻化成為趨勢，其中各個部分工作時的電磁干擾問題也越來越嚴重，因此開關(guān)電源的電磁兼容性也越來越引起人們的重視。目前，軟開關(guān)技術(shù)因其能減少開關(guān)損耗和提高效率，在開關(guān)電源中應(yīng)用越來越廣泛。本文的主要目的是針對開關(guān)電源中的電磁干擾進行分析，研究軟開關(guān)技術(shù)對電磁干擾的影響，并且提出一種抑制共模干擾的濾波方法。 本文首先介紹了電磁兼容的定義、開關(guān)電源EMI的特點，論述了開關(guān)電源中EMI的研究現(xiàn)狀。從電磁干擾的三要素出發(fā)，介紹了開關(guān)電源中電磁干擾的干擾源和干擾的耦合通路。分析了電感、電容、高頻變壓器等器件的高頻特性，并介紹了線性阻抗穩(wěn)定系統(tǒng)(LISN)的定義和作用。在了解了軟開關(guān)基本概念的基礎(chǔ)上，本文以全橋變換器為對象，介紹了移相全橋ZVS的工作原理，分析了它在實現(xiàn)過程中對共模干擾的影響，并在考慮IGBT寄生電容的情況下，對其共模干擾通道進行了分析。然后以UC3875為核心，設(shè)計了移相全橋ZVS的控制電路和主電路，實現(xiàn)了軟開關(guān)。為了對共模干擾進行抑制，本文提出了一種新型的有源和無源相結(jié)合的EMI濾波器，即無源部分采用匹配網(wǎng)絡(luò)法，將阻抗失配的影響降到最低；有源部分采用前饋控制，對共模電流進行補償。 針對以上提出的問題，本文通過Saber軟件對移相全橋ZVS進行了仿真，并和硬開關(guān)條件下的傳導干擾進行了比較，得出了在高頻段，ZVS的共模干擾小于硬開關(guān)，在較低頻段改善不大，甚至更加嚴重，而差模干擾有較大衰減的結(jié)論。通過對混合濾波器進行仿真，取得了良好的濾波效果，和傳統(tǒng)的無源EMI濾波器相比，在體積和重量上都有一定優(yōu)勢。
標簽： EMI 開關(guān)電源 模
上傳時間： 2013-05-28
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