信息技术是新世纪发展的主要方向,测量技术也逐渐向智能化方向发展。
多功能电子测量设备改善了传统电子测量设备测量项目少、测量周期长的缺点,能够满足多项参数
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本文首先指出了传统电子测量设备存在的不足之处,然后阐述了DSP的工作原理,将信号处理和测量算法有效结合,设计出具有高精度、多功能的电子测量系统。
关键词:DSP 多功能 电子测量 设计
中图分类号:TN874 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)03-0000-00
随着集成电路的快速发展,数字化处理系统凭借其处理速度快、抗干扰能力强以及价格实惠的优点逐渐取代了传统模拟电路系统。
DPS(数字信号处理)就是数字化处理系统的典型代表之一,它首先将模拟信号进行数字化转换,然后将数字信号进行高速实时地处理,通过复杂算法的计算,最终输出系统所需的数据,目前已经在电子行业得到广泛的应用。
1传统电子测量仪器的缺点
传统电子测量设备有以下不足:
测量参数
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传统的电子测量设备测量功能不多,只具备单个参数测量要求,例如频谱仪能够观察到信号在不同频率的状态,但无法得到在时间范围上看到信号的变化情况,无法满足多个参数测量要求。
抗干扰能力弱。
传统电子测量设备一般采用模拟信号进行采样和处理,模拟信号在受到外界噪声的干扰后,容易产生失真或杂波,这些干扰信号消除比较困难,会导致测量的信息不准确,无法得到高精度的测量数据。
而数字信号是不连续的,并以0和1编码表示数据,不容易受到噪声的干扰,当数字信号受到干扰产生误码后,也能够通过编码规则来还原或消除误码的影响。
价格昂贵。
传统电子测量设备如果需要满足高精度以及多项数据测量的要求,使得传统电子测量设备的体积较大,成本较高。
集成电路在今年得到快速发展,其精度高价格低廉,采用DSP设计的电子测量设备能够很好地在满足功能和性能的需求上降低成本,方便设备的普及和推广。
2 DSP电子测量设备电路设计
本设计采用模块化设计理念进行电子测量设备的设计,能够很方便地进行功能的维护和拓展,每个模块通过接口的方式进行数据通信,其主要结构分为信号源模块、数字信号处理模块、数据显示模块、主控模块。
图1所示为电子测量设备的硬件结构框图
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图1 电子测量设备的硬件结构框图
从图1中可以看出,数字信号处理模块是整个系统的核心单元,它主要由性能卓越的DSP和CPLD芯片组成,能够将采样的数字信号进行快速以及复杂化处理,实时地得出高精度的测量数据;主控模块起着统一调度的作用,协调各模块间的工作,例如从信号源模块中获取原始数据,然后将数据传输给数据处理模块进行转换处理,并将最终的结果通过数据显示模块
广东深圳专业医用仪器结构工业产品设计吉林市现有废旧医疗仪器处理方式的调查展现出来;信号源模块主要用于原始数据的采集,其包含了滤波电路和数据转换电路,将信号通过滤波、放大、AD转换等方式得出数字信号,再交由数据处理模块进行处理;数据显示模块主要提供人机交互界面,让操作员可以通过显示模块来设置测量参数以及获得测量得出的数据。
整个电子测量设备的架构就是通过主控+功能模块的方式构成,通过各个功能模块的相互协作,完成整个电子测量的
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在进行电路设计时,通过将模拟地和数字地的有效分割,减少了各功能模块之间的干扰,系统稳定性大大
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3 DSP电子测量设备软件设计
图2所示为整个DSP电子测量设备的软件流程图。
图2 电子测量设备软件流程图
从图2可以看出,软件功能主要分为以下三个部分:
采样程序。
当程序启动时,信号源不断地有原始模拟信号输入,采样程序通过设定合适的采样频率以及采样精度,将模拟信号用AD转换的方式转换成高精度的数字数据,并保存两到三个波形周期的数据以提供给后续模块进行处理。
数据处理程序。
主控器将采样程序中保存的采样数据源源不断地传送给数据处理模块,在该模块中,通过调用均值计算、FFT转换、波形重建等复杂的数据处理算法,来完成波形的整体构建,并得出与信号相关的数值,比如有效值、均值、频率、幅值等。
显示程序。
电子测量设备最终的目的就是反馈给操作人员想要得到的数据信息,当数据处理程序完成对原始数据的计算和处理后,显示程序就调用字符提取以及波形显示程序来完成测量数据的展示,操作人员也可以通过屏幕来设定相应的测量参数以改变数据处理程序中的算法或参数选项,来满足不同功能需求。
整个软件处理过程在测量阶段是不断触发的,DSP模块的高性能能够保证在数据输入的同时完成对数据的复杂处理,让测量数据能够实时地展示,且测量的精度也达到令人满意的程度。
4结语
本文通过数字信号处理与测量技术的有效融合,设计了基于DSP的多功能电子测量设备,采用了模块化设计理念,将信号采样、数据分析、显示等以模块的方式进行设计,方便后续的开发拓展。
参考文献
[1]王交春.基于DSP的多功能电子测量系统设计[D].南京航空航天大学,2009.
收稿日期:2016-01-25
作者简介:刘德启(1966―),男,黑龙江哈尔滨人,本科,工程师,研究方向:电子
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