多功能自适应数字频率计设计

以FPGA为处理核心,设计了一种增强型宽带数字频率计,不仅可完成频率周期的测量,还可以进行占空比、相位差等测量操作,最小输入电压有效值为5mV,且输入频率范围可达1Hz~200MHz。并利用MCS-51单片机对FPGA测量的原始结果进行后续处理和显示,充分发挥了单片机与FPGA的特长,比传统的软核FPGA方案及CPU方案具有更好的工程实用性。     

一种增强型宽带数字频率计设计

以FPGA为处理核心,设计了一种增强型宽带数字频率计,不仅可完成频率周期的测量,还可以进行占空比、相位差等测量操作,最小输入电压有效值为10 m V,且输入频率范围可达1 Hz~100 MHz。并利用MCS-51单片机对FPGA测量的原始结果进行后续处理和显示,充分发挥了单片机与FPGA的特长,比传统的软核FPGA方案及CPU方案具有更好的工程实用性。     

一种用于数据驱动建模的信号发生器设计

提出了一种基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)和删的直接数字式频率合成(DDS)信号发生器,产生频率可调的正弦波、三角波和方波信号,其中方波的占空比可调.阐述了信号发生器的体系结构,对波形产生的最小频率做了精确计算,同时对方波的占空比改变方式进行了设计和计算.在分析方波滤波电路后,计算确定了低通滤波器的电阻和电容值.最后对系统实现的效果做了频谱分析,结果表明,设置频率为主要分量,达到了设计要求.     

新型磁致伸缩液位传感器检测原理与实现

新型磁致伸缩液位仪以C8051F005为核心,为实现大量程测量,系统实时检测信号幅度,利用D/A实时调整变增益运算放大器AD603的放大增益,保证传感器输出信号幅度在全量程范围内的恒定.激励脉冲与检测脉冲的时间差由现场可编程门阵列(FPGA)利用高频时钟计数的方式实现.高频时钟选取50 MHz时,时间测量精度达到1/50μs.实验结果表明,新型磁致伸缩液位仪测量精度达到±2 mm,克服了传统的由于量程原因带来的信号幅度变化而对测量结果的影响.利用FPGA高频计数方式测量激励和检测信号的时间差,降低了系统的测量误差.     

基于FPGA的信号发生器按键LCD模块设计

本设计应用可编程逻辑器件FPGA,设计一个DDS信号发生器的频率字输入和波形与频率显示模块.采用多个按键输入频率,其中每个按键处理十进制频率中的一位数字的输入,同时使用累加方式算出相应的频率字.与大多数DDS信号发生器采用的FPGA＋单片机方案相比,既节省了成本又充分利用FPGA内部资源.     

基于方波脉冲激励的电导率测量方法

采用方波脉冲信号作为激励获取导电介质的电阻抗信息时,方波信号频谱中高次谐波的幅值衰减一直是难以克服的问题。对一阶阻容型传感系统添加电感或电容元件构成二阶谐振单元,在激励信号的上、下沿处会出现自由衰减振荡信号,可使激励信号频谱在谐振单元的谐振频率附近得到增强。通过测量方波下降沿处自由衰减振荡信号第一个波峰的峰值电压,即可得到谐振单元中等效电阻的测量值。实验结果表明:这种检测方式只需要数字电路产生固定频率的方波激励信号,即可实现30kHz~1MHz范围内的电阻测量,可用于电解质溶液、水、人体皮肤等介质电导率的有线及无线测量。     

基于FPGA的音频信号分析仪

本系统基于FPGA为控制核心,DSP为运算核心,以放大器和模数转换器（A／D）作为信号的输入级,实现输入音频信号频率的分析,可以测量正弦信号的失真度,并将信号总功率、频率分量的频率值和功率值等信息实时在液晶显示屏上显示。     

基于FPGA的频率远距离稳定传输方案设计及实现

研究了通过电学补偿且基于FPGA (field programmable gate array)设计实现的频率远距离稳定传输问题.根据共轭相位补偿法原理,设计了基于FPGA的数字锁相环频率远距离稳定传输方案.该方案通过4次变频及滤波来提取远端信号和本地信号的相位差,利用锁相环使远端的信号相位变化与本地点的基准信号相位变化相同,从而实现频率远距离稳定传输.在基于FPGA的数字信号处理板上对该方案进行了实现,并给出了具体的实现方案和FPGA实现结果.由于变频、滤波及锁相环均在FPGA内部通过编程实现,该实现方案具有很强的参数选择灵活性及工程易实现性.最后,设计了链路时延测量回路,对不同条件下频率传输的稳定性进行测量,测量结果表明,设计的频率传输方案有效地减小了环境温度变化对信号在光纤中传输时延的影响.     

基于对数放大器的微弱信号检测系统

为解决微弱光信号检测中信号动态范围宽及噪声干扰等问题,设计一种由对称晶体管等分立元件组成的对数放大器.用方波信号对该对数放大器的输入、输出及频率特性进行分析,结果表明在输入信号频率低于13 Hz时,放大器有很好的放大特性,输入信号动态范围达60 dB,小信号增益最高可达到90 dB.使用该对数放大器设计了微弱光信号检测系统,针对检测系统存在的误差问题,基于电路放大关系编写算法,该算法能有效减小系统的输出误差.实验结果表明该系统能有效检测微弱信号.     

一种适用于液晶显示的自动转换量程的方法

为解决数字电压表的自动量程转换电路不能直接用于液晶显示器电压表的问题,介绍了一种由计数器,译码器和门电路组成的新型电路．它可以直接用液晶显示译码器输出的方波信号自动控制ＬＣＤ的量程转换．分析了其工作原理．结果表明,该电路可用于任何电压测量中量程的自动转换．     

智能波形发生器

阐述了由单片机系统构成的波形发生器的原理和电路设计 ,该系统可产生正弦波、方波、三角波、锯齿波以及由用户输入的任意波形 ,能实现波形的叠加 ,并能使输出波形达到一定的幅度和频率要求     

用于GIS局部放电检测的电容型传感器

气体绝缘组合电器(GIS)的同轴结构有利于局部放电激发的电磁场传播，为内部传感器检测局部放电提供了有利的条件，针对GIS结构及其中局部放电的特点，设计了用于局放信号检测的圆板型和圆环型两种内置电容耦合式传感器，描述了该传感器的结构。通过方波响应试验仿真与试验实测研究了传感器频率响应特性，并采用方波信号输入输出关系曲线分析了传感器对暂态信号搞合的输入输出特性。用所设计的传感器进行GIS模拟装置中电晕放电脉冲实测，实测结果表明设计的传感器性能可靠，灵敏度较高，可用于GIS局部放电的测量。     

基于Cyclone Ⅲ的多功能高速信号源

介绍了一种基于大规模集成电路FPGA构成的高速信号发生器系统,与传统的直接数字式频率合成器相比,能产生高速的信号,且功能齐全。直接数字式频率合成器是从相位出发,采用频率合成技术,只能产生频率是千量级赫兹的信号;而本系统采用CycloneIII系列EP3C10作为核心器件,用泰勒级数展开方法生成信号,可产生兆量级赫兹的正弦波、锯齿波、三角波以及方波4种可调波形信号。本系统采用软硬件结合的方法来实现,用Quartus ii编写Verilog HDL程序,并且用MATLAB仿真软件对其进行仿真,验证其设计正确性。     

转塔式系泊生产储油轮低频纵荡运动阻尼实验

为研究转塔式系泊生产储油轮的运动特性,引入并分析了低频纵荡运动方程,通过具体模型分别在静水和规则波中的纵荡衰减试验,验证了低频运动阻尼力的存在及与缓变运动速度之间的线性关系,计算得到了二阶低频纵荡运动的粘性阻尼和波浪慢漂阻尼及其与波高平方之间的线性关系。     

基于磁光调制及基频信号检测的高精度波片测量

为提高波片相位延迟量的准确性,提出了一种基于磁光调制的波片相位延迟量测量方法.在标准1/4波片和检偏器之间插入磁光调制器,调整元件转角使出射光强只剩下偶次谐波成分,利用该特性,通过检测基频成分的残余量而非整个光强信号来进行波片相位延迟量的精密测量.利用琼斯矩阵推导了相应的理论公式并建立了波片测量系统,误差分析表明当环境温度变化范围为0.1℃时,系统测量不确定优于5',对1/2波片和1/4波片的重复测量实验表明测量标准偏差约为2'.      

基于IPMC驱动器的小型遥控机器鱼的研制

IPMC智能材料具有驱动电压低、响应形变高的特性.利用这种智能材料为驱动器,设计了一种小型遥控机器鱼.该机器鱼可以由红外电视遥控器遥控,通过改变加在IPMC材料上的驱动电压的幅值和频率来控制机器鱼的游动方向和游动速度.在实验过程中,分别比较了在正弦波激励和方波激励下机器鱼的游动速度的差异,同时验证了驱动信号的幅值与频率对机器鱼游动速度的影响.通过实验有效地证明了IPMC材料作为驱动器的可行性.     

一种新型的数字式陶瓷湿度计

介绍的数字式陶瓷湿度计具有两个显著的特点：一是用对称三角波代替通常所用的方波作基准信号源,提高了测量精度;二是采用对数放大器跟踪补偿了湿敏元件的指数型湿阻特性,实现测量与刻度的线性化．整个电路采用集成器件并加以必要的温度补偿．实验表明,电路设计合理,测量结果准确、可靠,宜于推广应用     

基于proteus的波形发生器设计

传统的单片机应用系统设计方法是先做出硬件,再编程调试,有开发时间长、不易修改和查错等不足,本文应用目前唯一能仿真单片机运行的proteus软件,实现了波形发生器的软硬件设计和仿真调试。该设计采用单片机AT89C52、D/A转换器DAC0832等器件,可通过按键切换不同波形(方波、锯齿波、三角波和正弦波)和输入信号频率,并在LCD上显示,而且可利用虚拟示波器观察输出波形。另外在算法上通过设置比例因子,提高了信号的输出频率。本系统应用proteus软件,将软硬件设计集于一体,便于调试和完善,成本低廉,给后期的实物制作提供了可靠保障。测试结果表明,系统性能稳定,参数精确,波形清晰,信号最高频率可达10 kHz,能满足工程及实验的一般要求。     

超声波传感器谐振规律的实验研究

由于晶体超声波谐振子泛音的存在，谐振频率点并不唯一。而超声波测量系统频率的选择至关重要。为确定用于流量测量的超声波传感器的谐振频率，设计了实验测试方案，即用函数信号发生器给发射传感器输入幅度相同、频率不同的方波激励信号，用示波器观测接收传感器输出信号，记录接收探头随频率递增时，幅度较大极值点所对应的频率。然后，以数据拟合的方法寻求晶体超声波谐振子各谐振频率点分布的规律。实验结果表明：根据这些幅度较大极值点寻求的谐振频率点分布的拟合线，基本符合一般极值点对应频率的分布规律，反过来证明了研究所得的该种传感器谐振频率点分布规律的正确性，这为流量测量中超声波频率设定提供依据。     

钻井液连续波随钻测量系统设计及风洞模拟试验

针对目前随钻测量系统数据传输速率低及设计过程中试验难度大等问题,设计基于调频传输模式的钻井液连续波随钻测量系统,并对其进行风洞模拟试验.设计基于钻井液连续波的数字通信系统,采用多进制数字频率调制方式实现井下数据上传.随钻测量系统结构包括地面信号收发装置、井底信号收发装置以及数据传输通道3个部分,给出扇形和圆形两种转阀结构的设计方案.根据相似性原理设计风洞试验的模型结构,并对数据传输进行一系列风洞模拟试验.试验结果表明,基于调频传输模式的钻井液连续波随钻测量系统可以实现更高的数据传输速率,提高工作可靠性,同时增强对环境的适应能力.