基于无线传感器网络节点采集存储系统设计

无线传感器网络是当前前沿热点研究领域;随着无线传感器网络的发展,每一个节点采集信号的精度和速率成为关键因素;本设计以FPGA、DSP作为控制核心,实现了一种可对多路信号同时高速采集的系统,采样率为72 kHz,利用流水线技术对混合编帧后的数据进行存储,存储速率为6.282 MB/s,以解决数据量传送速率的问题,并利用无线传输将传感器节点信息传入汇聚节点输出;测试结果表明:该设计可以完成对多路信号的同时采集和存储且整个系统稳定可靠。     

超声相控阵控制、采集与全并行处理系统设计

针对超声相控阵检测系统工作环境较为恶劣、延时发射电路复杂、多路信号的采集难以单板实现以及多路信号处理实时性差等问题,提出了一种基于CPCI总线和FPGA的超声相控阵控制、采集与全并行处理系统的设计。本设计采用CPCI总线架构,可以在高尘、高冲击负荷等恶劣环境下工作,采用带高速串行LVDS接口的ADS445与XC5VSX95T相组合的方式来实现单板16路信号的高速信号采集和全并行处理,采用XC5VSX95T中的高速计数器来实现2ns的高精度延时发射,还提供了功能强大的主控软件便于用户操作。分析结果表明,多路AD+FPGA的硬件结构特别适合相控阵系统。实测结果表明,本系统可以较好地对钢管的缺陷进行实时检测和A扫与B扫成像。     

基于PXI和LabVIEW的通用数据采集系统设计

针对某测试系统提出的多通道数据采集要求,采用PXI采集硬件设计了多路不同类型信号的采集系统;使用LabVIEW编写了采集控制程序,实现了通道配置、数据采集、实时显示、数据存储及回放等功能;通过运用配置文件存储不同试验的通道信息,使系统具备做不同试验的能力;通过多任务的并行执行,提高了高速采集时程序的执行效率;通过采用分页访问的形式,解决了回放数据量庞大的问题;实验表明:系统满足项目测试任务要求,同时具有很强的通用性和一定的推广价值。     

机载多路DVI视频信号转换器设计

为了实现基于高速航电总线的多路DVI视频信号的采集及实时检测,提出了机载多路DVI视频信号转换器的设计方案;针对高速航电总线多路DVI视频信号速率高、实时性强的特点,完成了信号均衡、信号预加重及高速信号全交叉设计,采用单片机完成对转轮开关的采集、消抖和判断,通过配置相应寄存器完成测试DVI口的通道切换功能;实验结果表明,该机载多路DVI视频信号转换器稳定性好、可靠性高、实时性强,解决了高速航电总线多路DVI视频信号的检测难题,满足设计需求。     

超高速多通道瞬态测试系统软硬件设计技术研究

介绍采样频率为2~10 MHz的64通道超高速同步瞬态测试系统的设计技术,主要包括超高速瞬态测试系统的两类硬件架构设计及其软件架构设计;详细讲述基于PXI Express总线传输和高速RAID阵列数据持续流盘存储与基于大容量板载数据缓存和总线下载传输的测试系统硬件架构,并应用生产者/消费者结构与有限状态机结合的软件架构进行高性能测试系统软件设计;针对数十GByte海量测试数据的存储、回调编程以及多通道波形显示等系统软件设计关键技术问题提出解决方案;基于上述技术方案,设计了256 MB/s流盘速度连续采集时间达5 min以上的同步流盘测试系统以及10 MHz/Ch持续时间6.4 s的64通道超高速瞬态测试,满足瞬态测试的各种应用。     

基于FPGA和单片机的多路信号光纤传输系统设计

基于FPGA和单片机技术,设计了多路信号光纤传输系统,利用单片机实现了模拟数据的高精度采集和通信信号的双向传输,利用FPGA实现了多路复杂信号的处理与传输。实验证明：该系统不仅能传输多路模拟与数字信号,以及低速数字信号与高速脉冲信号,还能实现双向CAN通信。与现有光纤传输系统相比,多路信号光纤传输系统不仅实现了多路复杂信号的采集,而且使用一根光纤实现了大容量多数据的双向传输,一方面减小了产品体积,另一方面降低了产品成本。     

便携式多通道数据采集系统设计

在EAST全超导托卡马克核聚变放电实验中,某些信号需要低功耗、便捷的进行独立同步采集与分析;而现有的大型采集系统并不能满足此需求,所以需要设计一套低功耗的、便携式的多通道数据采集系统来保障EAST实验的顺利进行。系统具有界面友好、性能稳定等诸多优点。在LabVIE软件编程环境中,系统能够实现对多达32路信号的同步采集、实时显示、数据存储、数据分析以及历史数据回放等功能。经过实验测试,该系统运行稳定可靠,完全满足EAST实验的数据采集需求。     

基于Labwindows/CVI数据采集系统上位机软件的设计

为了能够完成大量多路信号的现场实时采集处理,对数据采集系统的上位机软件进行了设计,在Labwindows/CVI软件开发平台下,设计了人机交互界面,编写了背后实现程序代码以及USB总线通信函数动态库,实现了对多种环境和状态参数的采集和分析;文章重点介绍了为实现多种测试功能而采用的多线程、动态链接库关键技术,给出了功能测试结果,输入正弦波信号用上位机软件画图功能还原,结果波形光滑无毛刺,电压值误差很小;该软件性能稳定,满足实际需求。     

基于PCIe总线的数据采集卡设计与实现

为了实现对多路高速光信号采集,利用FPGA设计基于PCIe总线的数据采集系统。对PCIe总线低速Slave通道与高速DMA通道的关键算法进行了研究。首先,介绍了数据采集卡的硬件构成及基本工作原理,提出了PCIe总线算法需要解决的数据传输问题;然后,分析数据采集卡PCIe总线低速Slave通道和高速DMA通道原理以及实现的关键算法。通过Modelsim和SignalTap工具分别对数据传输算法进行功能验证和在线仿真;最后,将设计数据采集卡互联PCIe上位机进行实际测试。实验结果表明,本设计PCIe总线采用X4接口模式,数据传输系统的数据上传峰值速率为615.38MB/s,可以满足稳定可靠、高带宽、模块化等要求。     

LABVIEW下冲击试验测试信号分析模块的设计

根据GJB冲击环境试验测试要求,介绍LABVIEW平台下两类典型冲击信号分析模块的设计方法,主要讲述利用多图层叠加编程技术实现GJB150.18-1986标准规定的半正弦波与后峰锯齿波动态套容差曲线分析模块的设计以及利用递归算法实现冲击响应谱分析模块的设计。其次,采用资源DLL封装技术对LABVIEW编程实现的冲击信号分析模块进行封装,在其他编程语言中调用DLL实现冲击信号分析模块在其他编程语言中的功能链接。实践表明,LABVIEW图形化编程技术可快速实现两类冲击信号分析模块的设计,将高速数据采集模块与冲击信号分析模块集成,可有效完成冲击试验测试与信号分析处理任务。     

Experimental research on impulse coupling effect of a multi-pulse laser on an aluminum target

Impact and torsion pendulums are applied in impulse coupling experiments of high-energy laser irradiation of space debris. It is difficult to achieve a multi-pulse experiment and thus hard to analyze the multi-pulse impulse coupling effect. Here, we designed a new recoil impulse experimental measurement system of non-contact, multidegrees of freedom, and multi-pulse irradiation. The system used a low-pressure and low-temperature vacuum chamber to simulate the space environment, the pinning effect of magnetic levitation to achieve aluminum target suspension, and high-speed cameras to record the displacement over time to calculate the impulse of the target.Then the impulse coupling experiment of multi-pulse laser irradiation on the aluminum target was performed.The result shows that the multi-pulse impulse coupling effect is not the linear accumulation of coupling results by every single-pulse and multi-pulse coefficient that decreases with the increase of the number of pulses, and eventually stabilizes as the decrease gets smaller.     

Ultrafast optics establishes metrological standards in high-frequency electronics

A measurement system is reported that allows for the complete characterization of high-speed oscilloscopes. The measurements are based on ultrafast optical methods, which are used to generate picosecond electrical pulses with photoconductive switches as test signals. The properties of the test pulses are determined by the electro-optic sampling method, which provides traceability to the unit of length and, hence, to the unit of time. The photoconductive switches combined with the electro-optic sampling system represent a primary standard in electrical pulse metrology. With the well-characterized pulses from this standard, the complex transfer function, the impulse and step response, as well as the intrinsic risetime of high-speed oscilloscopes are determined. Risetimes of 6–7 ps can be measured with an expanded uncertainty of 1.2 ps. PACS 84.40.Ua; 84.40.Az; 84.30.Ng     

激光推进冲量耦合系数的测量方法

 激光推进冲量耦合系数是激光推进的重要参数，反映激光能量转化为动能的能力。提出了水平双线支撑激光推进试验方法，推导了水平双线支撑激光推进时光船的运动方程和测量方程；通过高速相机测量位移，利用卡尔曼滤波计算速度的方法；解决了激光脉冲瞬间作用时速度随机起伏大和计算困难的问题。为水平激光推进冲量耦合系数的计算，提供了工程测量和计算方法。     

基于DSP的声压与振动数据采集系统的设计

针对传统数据采集系统功能单一,抗干扰能力差,精度低,内存小,速度慢无法处理大量数据的问题,设计了一款基于DSP处理器的声压与振动数据采集系统。仪器内置的FPGA保障了高速数据采集,DSP处理器和大容量DDR2存储器使得系统可以不依赖上位机而直接在设备底层进行FFT计算,以太网接口有效地提高了数据传输的安全性和可靠性。环境试验结果显示该系统性能稳定,适用于如高温、低温、盐雾、高冲击等恶劣环境下的数据采集,可以满足声压和振动信号的采样和分析要求。     

HT-7U中心螺管模型线圈失超信号检测

中心螺管是超导托卡马克装置磁体系统的重要组成部分 ,在 HT- 7U中 ,中心螺管采用管装超导电缆绕制 ,线圈以脉冲方式运行。文中介绍了 HT- 7U中心螺管模型线圈实验中 ,失超信号检测系统的工作原理及失超信号特点。当磁体以脉冲方式运行时 ,失超信号检测系统为装置提供可靠的失超保护动作信号 ;还给出了有关的实验数据和检测系统记录的失超信号变化曲线。     

激光器用高频调制射频激励源的实时监测系统

介绍了基于C8051F023单片机的高速数据采集系统的设计,在LABVIEW环境下实现数据处理和分析系统的设计。两者通过串口结合能实现对射频激励源入射和反射信号的电压值、功率值、频率、占空比等参数实时监测。     

基于线阵CCD的图像采集系统设计

介绍了一种快速提取边缘特征信息的图像采集系统设计方法。该方法以C8051f060单片机为控制核心, 结合外围环形硬件电路实现对线阵CCD图像传感器的驱动,采用简单的预处理电路将两路CCD输出信号转变为一路可利用的视频信号,再利用单片机的A/D转换模块对视频信号进行模数转换和串口通信将数字图像数据发送到上位机等待后续处理。该系统电路设计较简单,集成度高,成本低,避免了以往设计方法的不足,通过实验结果表明：该系统具有较好的抗干扰性和稳定性,产生的驱动信号符合CCD工作需求,可以快速、高效完成对含有边缘特征信号的采集并实现高精度测量。     

Back-n波形数字化模块的数据实时读出方法

Back-n是中国散裂中子源（CSNS）的反角中子束线,适用于精密核数据的测量。该装置的谱仪读出电子学采用共性化设计方法,利用高速波形数字化技术精密采集探测器输出信号波形。为完成对两通道、1 GSps,12 bit采样数据的读出和板载外设的控制,可以使用一种基于FPGA的高速数据实时读出方法。该方法不仅实现了数据接收、缓存上传等通用需求,还通过软件配置满足了实时触发处理等针对特定物理实验的特性需求。此外,FPGA的灵活使通过固件更新支持新实验或添加新功能成为可能。测试结果表明,该方法能够适应Back-n波形数字化模块高速数据读出的需求,峰值处理能力可达24 Gbps,符合物理实验需求。目前,基于实时读出方法实现的波形数字化模块已完成中子源谱仪实验现场的安装,工作稳定。Back-n is a back-streaming beam line at China Spallation Neutron Source, which is suitable for measure nuclear data precisely. The readout electronics of the spectrometers at this facility adopts general-propose design method, using high-speed waveform digitizing technology to record the detector output signal accurately. To read out two channels, 1 GSps, 12 bit sample data and control on-board devices, the real-time readout method of high-speed data based on FPGA technology can be considered. The method not only realizes the general requirements of the data upload, but also processes real-time triggers according to experiments via configuration. In addition, due to the flexibility of FPGAs, new experiments or new features can be supported through firmware updates. The test results show that the method is suitable for the high-speed data readout of field digitizing module at Back-n and peak capacity reaches up to 24 Gbps, which meets the requirements of the physical experiment. The field digitizing modules based on this method were installed at Back-n and work normally.