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ARM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．     

基于FPGA的任意波形信号发生器设计

文章设计的多功能信号发生器是以Altera公司的FPGA芯片为核心,运用Quartus II开发工具和VHDL语言设计而设计的一种频率、相位可调,且可以双通道显示的任意波形信号发生器。该信号发生器具有操作简单、方便携带,集成度高等特点。     

基于CPLD和PWM技术的信号发生器设计

设计基于CPLD实现频率、相位可调的2路PWM波形,结合多个8阶椭圆滤波器实现双路输出幅度、相位和频率可调的正弦波、方波和矩形波。设计采用单片机加CPLD方案,CPLD产生方波基波信号,单片机计算PWM的工作参数,程控CPLD并结合滤波电路产生方波,矩形波,并可在液晶上显示。     

智能化程控波形发生器设计与实现

以AT89C51单片机为核心,外部扩展非易失性数据存储器RAM、键盘显示接口芯片8279、D/A等电路,应用ICL 8 038函数发生器芯片及其他外围电路设计了产生正弦波、方波、三角波及任意波形的智能程控波形发生器.采用系统D/A转换方法和ICL8038函数发生器芯片生成正弦波、方波和三角波,并利用4×4键盘的编辑功能和软件拟合形成三种波形线性组合和对任意波形的编辑生成.     

基于DDS技术的汽车仪表校验频率信号发生器

针对“便携式汽车仪表总成校验箱”系统的开发需要,设计了一种用于汽车电子转速表、里程表校验的频率信号发生器,论述了电路的设计原理和设计思想。利用单片机和CPLD结合,控制DDS集成芯片AD9850,按照自定义的通信协议,准确接收PC机的指令和数据,达到对信号频率和电压值在规定范围内实时任意调整的目的。具有体积小,成本低,可靠性高,完全满足汽车仪表校验的需要。     

基于Simulink5.0的交-交变频器仿真分析

交-交变频器的控制实现比较困难,并且由它产生的谐波模式十分复杂,所以当前利用计算机仿真进行分析和研究是最为简便的方法。以余弦交截法为原理,通过MATLAB软件中的电力系统模块库对交-交变频器进行了仿真。在无环流换相逻辑部分,为了简化仿真过程,还使用了MATLAB软件中的子系统。使用实时比较的新方法,不仅可以获得触发脉冲,还可以通过改变模型中的参数来获得任意频率和幅值下的低频波。依据对交-交变频器输出波形结果的分析,验证了所建立模型的正确性。同时还对负载侧电流进行了傅立叶变换,得出了部分谐波的幅值和相位,为有源电力滤波器的设计提供了依据和参数。     

微机控制高精度可调频调幅信号发生器

本文介绍以MAX038波形产生器为核心的可调频调幅信号发生器的基本组成原理，并祥细介绍了调频、调幅电路的组成，由于在该信号发生器中设计了高精度频率测量及数字反馈、使得该仪器的信号频率高度稳定，该信号了生器主要用于多频涡流无损检测中作信号激励源。     

基于PC机增强型并行口EPP的多路信号发生器

介绍了一种利用PC机增强型并行口EPP设计可编程多路信号发生器的方法。借助PC机强大的数据处理能力，通过EPP与信号发生电路并行通讯，用软件实现产生任意形状和频率的模拟信号。     

基于Multisim和VHDL的DDS仿真设计

文章介绍了直接数字频率合成（DDS）的原理,采用Multisim VHDL模块和元件向导功能构建了一个DDS模型元件,并通过仿真验证了设计的正确性,该模块具有较高的频率分辨率,且实现了频率调节时相位完全连续,具有广泛的应用价值。     

脉冲方波频率对局部放电特性的影响及机理分析

为探讨脉冲方波电压频率对局部放电特性的影响,基于超高频(UHF)检测方法和IEEE 488.2传输协议,构建了宽频、高速数据采集局部放电测试系统.利用该系统,研究了变频电机耐电晕漆包线的局部放电脉冲幅值、相位和时频特性.研究结果表明:频率200 Hz以上的高频脉冲电压使空间电荷扩散效应减小,增大了局部放电初始电子产生的概率,使得局部放电瞬时电压降低,出现幅值小于200 mV的局部放电脉冲.在高频脉冲电压下,当局部放电发生在电压上升时段时,快速变化的电压幅值将改变局部放电特性,使得局部放电脉冲在1～2 GHz高频能量的比重增大.因此,根据相关标准检测变频电机局部放电时,为易于激发绝缘薄弱点处局部放电,宜采用频率低于200 Hz的低频脉冲方波电压,且局部放电超高频传感器在1.2 GHz及以上频率处应具有较好的增益特性,并采用500 MHz的高通滤波器,以提高测试系统的信噪比.      

基于Zynq的RTU遥测量计算与误差补偿实现

使用Zynq-7000系列FPGA开发电力RTU的过程中,采集遥测信息时需要计算交流电信号的电压电流有效值。讨论基于模块化的设计方法和一系列Xilinx IP核来实现此功能。首先通过数字过零检测法计算输入信号的频率,然后使用积分法计算信号有效值,因为信号的实际频率会随着电负荷的变化而在一个微小的范围内波动,这就使得对遥信量的测量存在一定的误差,根据分析计算方法的误差情况来实现误差补偿,使得交流信号电压电流有效值的测量精确度提高,最后通过相关参数设置,完成IP核的实现。对该设计进行了Matlab和FPGA仿真,仿真结果一致。     

基于任意阵形矢量水听器阵的二维波达方向估计

提出了基于任意阵形矢量水听器阵列的二维波达方向估计方法．即在阵元方向一致的前提下，矢量水听器阵可以采取任意阵形，也不需要预先知道阵元的空间位置．每个矢量水听器由3个相互正交空间共点的振速水听器和一个声压水听器构成．声压子阵经过旋转后分别变成了3个振速子阵，子阵之间的旋转因子只与目标信号的方向余弦有关，而与矢量水听器的空间位置无关．基于ESPRIT的思想，采用并行TLS矩阵束方法实现对目标信号的方向余弦的估计和自动配对，从而实现二维波达估计．计算机仿真实验结果证明了该方法的有效性．     

基于二维傅立叶变换的圆杆弹性波模式识别及分离

采用有限元模拟了声发射弹性波在高强钢丝内的传播过程,通过提取不同空间位置节点振动时程曲线组成二维幅值序列,由二维傅立叶变换获得了频率-波数域等值线图,并与理论频率-波数图进行了对比分析。结果表明:采用有限元方法能够精确地模拟弹性波在高强钢丝内的传播过程,不同时刻应力云图清晰反映了波在钢丝内的反射和叠加效应;基于二维傅立叶变换的频率-波数图与理论值吻合良好,可以有效地进行耦合波形模式识别和分离,从而实现复杂问题简单化。     

基于89C52的虚拟频率测量电路的设计

设计了电子计数器,实现了频率、周期和相位差的测量,并结合虚拟仪器技术实现了智能化。并利用内插模拟扩展技术提高了仪器的分辨率。设计包括硬件和软件两部分。硬件由单片机、PLD、信号整形电路等组成,软件包括人机界面、通信、数据处理等模块。设计的频率高达16MHz,并可以精确地测量信号的周期与相位。     

基于本征模函数的高速磁浮线路不平顺检测

为了评估磁浮线路的不平顺程度,对实测加速度信号进行分析,发现导向系统纵向振动加速度信号对磁浮线路不平顺长波最敏感.通过对导向系统纵向振动加速度信号进行Hilbert-Huang变换,提取对应长波频率的本征模函数,求得频率族的包络瞬时幅值和瞬时频率,提取了不平顺长波.用该方法分析磁浮列车以430 km/h运行时的实测数据,得到的磁浮线路长波不平顺信号与采用大地测量法测得的结果一致.     

浅埋圆形复合式衬砌隧道动应力响应研究

为了分析浅埋复合式衬砌隧道动力响应特性,基于Fourier-Besselh级数展开法,给出了半无限空间内平面SV波入射下浅埋圆形复合式衬砌隧道动应力集中系数级数解析解,分析了SV波入射角和入射频率参数对衬砌动应力集中系数的影响,研究表明:在SV波入射下,双层衬砌隧道二次衬砌的动应力集中系数幅值大于初衬值;在隧道外部敷设减震层后,由于减震层剪切刚度较低,隧道动应力特性发生明显改变,当低频入射频率参数为0.25,入射波垂直入射时,设减震层可以降低衬砌动应力集中系数20%;SV波入射角度和入射频率参数对衬砌动应力集中系数有显著影响,随着入射角和入射频率参数增大,衬砌动应力系数幅值和分布越来越复杂.      

发动机振动测试信号处理及分析软件设计

基于Matlab GUI平台设计了振动测试信号处理与分析软件,其可以快速地处理分析数据。通过某发动机悬置系统振动信号实例验证了软件的信号预处理、信号时域分析、信号频域分析功能,其可视化输出得出悬置振动信号能量在X方向主要集中在频率50Hz、75Hz和160Hz左右,Y方向主要集中在频率50Hz和160Hz左右,Z方向主要集中在频率50Hz和160Hz左右。相干分析结果基本都大于0.8,判定频响分析可靠,进而通过判断悬置上下所测信号幅值大小,判定该发动机悬置减震效果。该软件能有效快速地处理分析振动信号。     

数字单周期电流控制在电磁悬浮系统中的应用

在串级控制的电磁悬浮系统中,电流环的响应速度和精度对整个悬浮控制起着至关重要的作用. 为了加快悬浮系统电流环的响应速度以及减小跟随误差,基于TMS320F28335设计了EMS （electromagnetic suspension system）的数字单周期控制（digital one-cycle control,D-OCC）电流控制器. 以悬浮斩波器为研究对象,建立起D-OCC的数学模型,对额定悬浮工作点处斩波器电流的D-OCC算法进行了详细推导;通过Simulink平台对算法进行仿真验证,并将D-OCC的电流环投入到实际悬浮系统中进行悬浮实验. 实验结果表明:对频率为5 Hz,幅值为3 A的方波信号进行跟随时,传统PID控制在方波上升沿和下降沿均存在一定的超调,且稳定后存在不小于20 mA的跟随误差,D-OCC在调节过程中不存在超调,且稳定后没有跟随误差,说明D-OCC算法能够实现对指令电流快速、准确跟随;采用电流环D-OCC的悬浮系统起浮过程需要约0.4 s的调整时间,并且悬浮稳定后可以克服50%荷载扰动和1.5 mm气隙扰动,说明该方法可以实现系统稳定悬浮,且具有较强的鲁棒性能.      

Zynq上实现地铁杂散电流的多分辨率采集系统

由于地铁杂散电流信号的微弱性、间断性等特征的存在,使其治理一直是个难题。分析和研究杂散电流信号的各种特征,需要采集大量的杂散电流数据,而在常规的杂散电流信号采集系统中,存在采样率低、传输速率慢、功能单一等现象。为了实现在低分辨率下有效地监测杂散电流信号,而在高分辨率下对杂散电流信号的特征进行分析,基于Zynq中现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)部分设计了一套片上地铁杂散电流信号的多分辨率采集系统。利用FPGA部分的模数转换硬核进行前端信号采集,并设计多通道数据分流知识产权(intellectual property,IP)核、单通道数据流协议转换IP核分别实现多路信号的标定与数据协议转换功能,最后通过数据广播IP核和抽取滤波器组IP核实现多分辨率信号采集。实现结果表明,在Zynq上实现的地铁杂散电流信号采集系统,能实现信号的多分辨率采集及监测;且同时能解决数据的高速传输问题。     

并联结构液压波形发生器的动态特性研究

基于液压节流耗能原理,提出一种并联结构的液压冲击波形发生器,其设计思想是采用缝隙和小孔节流产生的阻尼来吸收消耗高速运动负载的动能,并对其紧急制动以获得设定的加速度波形;通过对波形发生器各部件的运动和内部流体动态特性的分析,建立了波形器工作机理的数学模型,其数值仿真结果表明发生器的设计在原理上是可行的,可方便地通过调节节流口的等效直径来改变制动过程中冲击波形的脉宽和幅值,从而满足不同的冲击试验要求.