AD/DA电路的频率变换技术

本文介绍了AD/DA转换器与DSP组成的模数乘法器,并从频域角度分析了该系统的频率变换功能.由于DSP可以实现信号处理功能,与常规模拟乘法器相比,这种模数乘法器具有更广泛的应用前景,可扩大AD/DA转换器在通信电路与系统中的应用.     

模拟乘法器及其应用

在现代电视的小信号处理系统中,集成电路起着决定性的作用,而模拟乘法器则是电视集成电路中的一个基本单元电路,在许多非线性变换领域都可得到非常广泛的应用。本文从双差分模拟乘法器的数学分析出发,讨论几种重要的应用电路。     

基于对偶基的比特并行算法实现RS编码

以DVB-C系统中的RS编码为例,参照Berlekamp比特串行乘法器,提出了一种基于对偶基的比特并行乘法器的方法来实现RS编码器,可以达到较高的吞吐率,从而可以采用FPGA/CPLD实现高速RS编码.     

UWB多中继协作系统传输策略设计

为超宽带（ultra wide-band,UWB）多中继协作系统设计提出了以最小化每符号全系统平均能耗为目标的高能效协作传输（energy-efficient cooperative transmission,ECT）和以最小化系统中断概率为目标的中断概率最优化传输（outage probability-optimal cooperative transmission,OCT）两个最优化不同系统性能的协作传输策略。仿真结果表明,ECT传输策略在能耗方面优于OCT策略,且ECT传输策略下的中断概率远远大于OCT传输策略。因此,系统的节能设计必须在能耗与其他系统性能之间进行折衷。     

模拟积分器在电子式电流互感器中的应用与分析

在电子式电流互感器（ECT）的数据采集系统中,模拟积分器用于Rogowski线圈传感器与模数转换器之间,以防止高压电力开关误动作并抑制直流漂移．但由于高压ECT工作于户外环境,其工作环境的温度变化幅度较大（从-40％到＋40％）．这种温度变化会影响模拟积分器的相频特性和幅频特性,进而影响ECT输出信号的角差、比差精度,降低ECT的准确级．为了提高ECT的输出精度,保证ECT符合相关技术标准要求,必须解决环境温度变化影响模拟积分器的相位特性和幅频特性的问题、因此,分析了模拟积分器对ECT角差、比差的影响,提出了利用软件技术对其进行补偿的技术方法．在国家授权检测单位对采用此技术的ECT进行的检测结果证实,此方法可有效地解决上述问题.     

量子乘法器的设计及其实现方法

乘法器在数字信号处理和数字通信领域应用广泛,如何实现快速高效的乘法器关系着整个系统的运算速度。提出了一种新颖的量子乘法器设计方法,利用量子门设计一位量子全加器,并将n个一位量子全加器叠加在一起设计n位量子全加器,实现2个n位二进制数的加和;再利用2个控制非门设计置零电路,并使用置零电路设计量子右移算子;对二进制数乘法步骤进行改进,利用量子全加器和量子右移算子设计量子乘法器,同时设计实现此乘法器的量子线路。时间复杂度分析结果表明,本方法与目前最高效的量子乘法器具有相同的时间复杂度,并具有更简洁的实现方法。     

一种48电极可配置电容层析成像系统模型

针对已有电容层析成像(ECT)技术的独立电容较少、反问题方程数过少及其解不唯一的问题,提出了一种48电极的ECT系统模型及模型组合电极策略。首先,通过组合电极策略将多个临近电极组合成一个电极,使原48电极ECT系统配置为8、12、16或24电极ECT系统,从而获得绕管道轴心旋转不同角度的多个具有相同电极数ECT系统;然后,通过有限元仿真和图像重构算法成像。该模型可使ECT反问题的方程组中电容数成倍增加,从而改善了ECT反问题方程组因方程数过少而引起的解不唯一的不适定问题,解决了增加电极数而电极片面积却减小引起的电容值减小问题。仿真结果表明:所提出的ECT模型及其组合电极策略可重构图像,并能通过增加测量电容数提高重构图像质量;在系统加入10%标准差白噪声时,图像错误率下降约6%。     

基于对偶基的比特并行算法实现RS编码

以DVB-C系统中的RS编码为例，参照Berlekamp比特串行乘法器，提出了一种基于对偶基的比特并行乘法器的方法来实现RS编码器，可以达到较高的吞吐率，从而可以采用FTGA／CPLD实现高速RS编码。     

自适应数字滤波器中乘法器的硬件设计

本文在ALTERA公司的FLEX10K系列芯片上，用VHDL语言，对自适应数字滤波器中的乘法器进行了硬件设计和实现，并对乘法器的速度、芯片的资源使用进行了讨论，得出了比较理想的结果。     

乘法器模块在FPGA中的实现

作为数字信号处理领域的基本运算单元,乘法器在其中起到了至关重要的作用。本文设计了三种基于FPGA的数字乘法器模块,包括传统乘法器,LUT乘法器和Booth算法的乘法器,利用Modelsim仿真软件分别对三种算法进行了仿真,并用QuartusⅡ软件对所编写的Verilog程序进行编译综合,这里用到的FPGA芯片是Altera公司生产的cycloneⅡ器件,最后对结果进行了说明。     

涡流检测信号的独立分量分析预处理

提出将一种求解盲源分离问题的独立分量分析(Independent Component Analysis,ICA)算法应用于自然裂纹涡流检测(Eddy Current Testing,ECT)信号的预处理中。利用一种基于负熵极大的FastICA算法,分别对实验产生的疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹ECT信号进行了处理,实现了ECT信号中缺陷分量与探头提离信号、部分噪声信号的有效分离。为了验证算法的有效性,同时采用小波分析算法对相同ECT信号进行了去噪处理。结果表明ICA算法在ECT信号处理中具有独特优势。     

基于集成神经网络的球墨铸铁珠光体含量涡流无损智能测定

为了实现球墨铸铁珠光体含量的智能无损测定,制备了具有代表性的球墨铸铁试样并按珠光体粗细程度将其分为三类。首先在分析了影响球墨铸铁电磁性能的主要因素的基础上,同时采用涡流无损检测法与金相法对球墨铸铁珠光体含量进行了测定,对检测数据进行回归分析表明二种方法的测量结果很接近;然后采用集成神经网络处理涡流检测数据并对珠光体含量进行了预测,预测结果表明基于集成神经网络数据处理的涡流检测是一种快速智能识别球墨铸铁中珠光体含量的有效方法。     

基于神经网络正向模型和遗传算法的涡流检测自然裂纹形状重构

提出了一种基于神经网络正向模型与遗传优化算法从疲劳裂纹涡流检测(eddy current testing, ECT)信号重构裂纹形状的方法.人工制作了疲劳裂纹试样,利用一种小波分析方法对采集的疲劳裂纹ECT信号进行了去噪预处理并提取了信号特征.随后通过破坏性检测方法获得了裂纹的真实形状.在建立疲劳裂纹参数化模型基础上,利用经过处理的裂纹ECT信号和裂纹形状参数样本库对径向基函数(Radial Basis Function, RBF)神经网络进行训练.遗传算法首先创建大量表示裂纹形状参数个体的初始种群,输入经过训练的神经网络,得到对应的ECT预测信号,然后运用遗传策略进行迭代反演优化,搜索裂纹形状最优解.重构结果表明该方法具有快速、精确的优点.     

电容成像图像重建算法原理及评价

对现有的电容成像图像重建算法进行了综述并介绍了其原理,其中包括线性反投影法(LBP)、基于奇异值分解(SVD)的直接算法、Tikhonov正则化方法、Newton-Raphson算法、最速下降法、Landweber迭代算法、代数重建技术(ART)、同步迭代重建技术(SIRT)和基于模型的重建算法。在此基础上使用仿真和实验数据对目前主要使用的线性反投影法、基于奇异值分解的直接方法、Tikhonov正则化方法、Tikhonov迭代、投影Landweber迭代等进行了评价。对它们从电容值误差、图像误差、相关系数和耗用时间几个角度进行了比较,并对今后电容成像图像重建算法的发展方向提出了一些看法。     

基于L曲线法的电容层析成像正则化参数优化

电容层析成像（ECT）系统的不适定性问题严重影响重建图像质量，为此必须减小灵敏度矩阵的争件数．以Tjkhonov正则化和后验策略为基础，从灵敏度矩阵广义逆的角度阐述了L曲线法并设置滤波函数，建立极小化泛函及L曲线图，最终确定正则参数．仿真实验表明，L曲线法具有较强的抗噪声性能和较快的收敛速度，明显改善了ECT系统的重构图像质量．     

110 kV智能变电站复杂环境下电子式互感器校验方法

为解决智能变电站电子式电压、电流互感器现场误差校验问题,分别提出了以IEC61850为通讯规约的基于比较法的电子式电压、电流互感器现场校验方法.以某110kV智能变电站为背景,首先分析了该智能变电站电子式电压、电流互感器的配置情况,然后详细阐述了使用所提出方法进行校验时一次设备的操作过程.在研究所提出的电子式互感器现场误差校验方法工作机理的基础上,建立了电子式电压互感器现场校验方法的一次等效电路,同时还建立了其等效数学模型.现场应用结果不仅证明了本文研究内容的有效性与正确性,而且表明该智能变电站的电子式电流互感器,可做0.2S级电流计量互感器使用;电子式电压互感器,可做0.2级电压计量互感器使用.     

Image Reconstruction Using a Genetic Algorithm for Electrical Capacitance Tomography

Electrical capacitance tomography （ECT） has been used for more than a decade for imaging dielectric processes. However, because of its ill-posedness and non-linearity, ECT image reconstruction has always been a challenge. A new genetic algorithm （GA） developed for ECT image reconstruction uses initial results from a linear back-projection, which is widely used for ECT image reconstruction to optimize the threshold and the maximum and minimum gray values for the image. The procedure avoids optimizing the gray values pixel by pixel and significantly reduces the search space dimension. Both simulations and static experimental results show that the method is efficient and capable of reconstructing high quality images. Evaluation criteria show that the GA-based method has smaller image error and greater correlation coefficients. In addition, the GA-based method converges quickly with a small number of iterations.     

代数重建和同步迭代重建在电容层析成像中的比较研究

针对电容层析成像技术(ECT)中的逆问题——图像重建算法的非线性和病态性问题,以12电极电容层析成像系统为对象,研究了代数重建算法(ART)与同步迭代重建算法(SIRT).分别对仿真电容值和实测电容值进行图像重建的实验验证,从成像效果、相对误差及重建时间3个方面对这两种算法进行了评估与分析.结果表明,ART算法和SIRT算法均能有效地实现ECT图像重建,其中SIRT算法能够在100次迭代内达到高精度,在收敛速度和成像效果上更具有优势.     

利用ECT信息改进EST图像重建

提出了基于电容层析成像(ECT)与静电层析成像(EST)的双模态传感器技术.该技术应用电容层析成像重建得到的介质分布结果作为先验信息,提高了静电层析成像的图像重建精度.针对静电荷对ECT测量值的干扰进行了探讨.理论分析表明,ECT采用交流法检测电容,在高频交流激励、带通滤波方式下,微小电容检测系统可以消除颗粒感生电荷噪声的低频干扰.针对电荷灵敏场受介质分布的影响进行了研究,数值仿真计算表明,采用ECT提供的介质分布信息可修正实际流型下的电荷灵敏度,降低EST电荷分布反演的不确定度.由于EST的相对图像误差、相对电荷余量等图像重建指标均有所减小,所以图像相关性更好.