信息技術是新世紀發展的主要方向,測量技術也逐漸向智能化方向發展。
多功能電子測量設備改善了傳統電子測量設備測量項目少、測量周期長的缺點,能夠滿足多項參數
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本文首先指出了傳統電子測量設備存在的不足之處,然后闡述了DSP的工作原理,將信號處理和測量算法有效結合,設計出具有高精度、多功能的電子測量系統。
關鍵詞:DSP 多功能 電子測量 設計
中圖分類號:TN874 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2016)03-0000-00
隨著集成電路的快速發展,數字化處理系統憑借其處理速度快、抗干擾能力強以及價格實惠的優點逐漸取代了傳統模擬電路系統。
DPS(數字信號處理)就是數字化處理系統的典型代表之一,它首先將模擬信號進行數字化轉換,然后將數字信號進行高速實時地處理,通過復雜算法的計算,最終輸出系統所需的數據,目前已經在電子行業得到廣泛的應用。
1傳統電子測量儀器的缺點
傳統電子測量設備有以下不足:
測量參數
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傳統的電子測量設備測量功能不多,只具備單個參數測量要求,例如頻譜儀能夠觀察到信號在不同頻率的狀態,但無法得到在時間范圍上看到信號的變化情況,無法滿足多個參數測量要求。
抗干擾能力弱。
傳統電子測量設備一般采用模擬信號進行采樣和處理,模擬信號在受到外界噪聲的干擾后,容易產生失真或雜波,這些干擾信號消除比較困難,會導致測量的信息不準確,無法得到高精度的測量數據。
而數字信號是不連續的,并以0和1編碼表示數據,不容易受到噪聲的干擾,當數字信號受到干擾產生誤碼后,也能夠通過編碼規則來還原或消除誤碼的影響。
價格昂貴。
傳統電子測量設備如果需要滿足高精度以及多項數據測量的要求,使得傳統電子測量設備的體積較大,成本較高。
集成電路在今年得到快速發展,其精度高價格低廉,采用DSP設計的電子測量設備能夠很好地在滿足功能和性能的需求上降低成本,方便設備的普及和推廣。
2 DSP電子測量設備電路設計
本設計采用模塊化設計理念進行電子測量設備的設計,能夠很方便地進行功能的維護和拓展,每個模塊通過接口的方式進行數據通信,其主要結構分為信號源模塊、數字信號處理模塊、數據顯示模塊、主控模塊。
圖1所示為電子測量設備的硬件結構框圖
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圖1 電子測量設備的硬件結構框圖
從圖1中可以看出,數字信號處理模塊是整個系統的核心單元,它主要由性能卓越的DSP和CPLD芯片組成,能夠將采樣的數字信號進行快速以及復雜化處理,實時地得出高精度的測量數據;主控模塊起著統一調度的作用,協調各模塊間的工作,例如從信號源模塊中獲取原始數據,然后將數據傳輸給數據處理模塊進行轉換處理,并將最終的結果通過數據顯示模塊
廣東深圳專業醫用儀器結構工業產品設計吉林市現有廢舊醫療儀器處理方式的調查展現出來;信號源模塊主要用于原始數據的采集,其包含了濾波電路和數據轉換電路,將信號通過濾波、放大、AD轉換等方式得出數字信號,再交由數據處理模塊進行處理;數據顯示模塊主要提供人機交互界面,讓操作員可以通過顯示模塊來設置測量參數以及獲得測量得出的數據。
整個電子測量設備的架構就是通過主控+功能模塊的方式構成,通過各個功能模塊的相互協作,完成整個電子測量的
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在進行電路設計時,通過將模擬地和數字地的有效分割,減少了各功能模塊之間的干擾,系統穩定性大大
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3 DSP電子測量設備軟件設計
圖2所示為整個DSP電子測量設備的軟件流程圖。
圖2 電子測量設備軟件流程圖
從圖2可以看出,軟件功能主要分為以下三個部分:
采樣程序。
當程序啟動時,信號源不斷地有原始模擬信號輸入,采樣程序通過設定合適的采樣頻率以及采樣精度,將模擬信號用AD轉換的方式轉換成高精度的數字數據,并保存兩到三個波形周期的數據以提供給后續模塊進行處理。
數據處理程序。
主控器將采樣程序中保存的采樣數據源源不斷地傳送給數據處理模塊,在該模塊中,通過調用均值計算、FFT轉換、波形重建等復雜的數據處理算法,來完成波形的整體構建,并得出與信號相關的數值,比如有效值、均值、頻率、幅值等。
顯示程序。
電子測量設備最終的目的就是反饋給操作人員想要得到的數據信息,當數據處理程序完成對原始數據的計算和處理后,顯示程序就調用字符提取以及波形顯示程序來完成測量數據的展示,操作人員也可以通過屏幕來設定相應的測量參數以改變數據處理程序中的算法或參數選項,來滿足不同功能需求。
整個軟件處理過程在測量階段是不斷觸發的,DSP模塊的高性能能夠保證在數據輸入的同時完成對數據的復雜處理,讓測量數據能夠實時地展示,且測量的精度也達到令人滿意的程度。
4結語
本文通過數字信號處理與測量技術的有效融合,設計了基于DSP的多功能電子測量設備,采用了模塊化設計理念,將信號采樣、數據分析、顯示等以模塊的方式進行設計,方便后續的開發拓展。
參考文獻
[1]王交春.基于DSP的多功能電子測量系統設計[D].南京航空航天大學,2009.
收稿日期:2016-01-25
作者簡介:劉德啟(1966―),男,黑龍江哈爾濱人,本科,工程師,研究方向:電子
廣東深圳專業醫用器械結構工業產品設計互聯網在醫療器械維修中的應用測量。