现代检测技术总结报告

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第一篇:现代检测技术总结报告

现代检测技术总结报告

检测最基本的作用是延伸、扩展、补充或代替人的视觉、听觉、触觉等器官的功能。检测技术服务的领域非常广泛,在现代化工业生产过程、国防军事、环境保护等方面都有极大的应用。可以说只要是自动化的就有检测技术。检测技术是自动化和信息化的基础与前提。

从这门课程学习内容来看,包括传感器技术、误差理论、测量技术、抗干扰技术还有电量转换的技术。在现代检测仪器和检测系统的种类、型号、性能千差万别,但作用都是用于各种物理或化学成分等参量的检测。传感器是检测系统的起点。传感器的作用是感受指定被测参量的变化并按照一定的规律转换成一个相应的便于传递的输出信号。一般都转换成电信号,这样信号容易传输。

在检测系统中,测量肯定存在误差,所以误差理论的学习必不可少。正确认识误差的性质,分析误差的产生原因,以减少甚至消除误差。正确的处理测量到的数据,合理的计算所得结果,以便在一定条件下得到更接近与真值的数据。这样对于监测的量可以的到更精确的值,对于控制系统,可以更好地控制被控对象。

不同的被测对象有不同的测量方法,就算是同一种对象在不同的情况下也有不同的方法。测量技术的学习也不可少。根据被测对象的特性可以研究出不同的测量方法,以便满足不同的实际需求。信号在传输的时候,难免会有各种干扰,抗干扰的技术的学习也很重要。

随着科学技术的不断发展,现代检测系统越来越数字化、自动化、智能化。特别是在信号处理这一块,通常以各种单片机、微处理器甚至是工业控制计算机为核心来构建。所以熟悉一些芯片、单片机或者微处理器的功能,并学会使用,就变得很重要了。

第二篇:现代检测技术作业概要

现代检测技术

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2014年12月30日 一 现代检测技术的技术特点和系统的构成

1、现代检测技术特点

(1)测量过程软件控制

智能检测系统可以是新建自稳零放大,自动极性判断,自动量程切换,自动报警,过载保护,非线性补偿,多功能测试和自动巡回检测。由于有了计算机,上述过程可采用软件控制。测量过程的软件控制可以简化系统的硬件结构,缩小体积,降低功耗,提高检测系统的可靠性和自动化程度。(2)智能化数据处理

智能化数据处理是智能检测系统最突出的特点。计算机可以方便、快捷地实现各种算法。因此,智能检测系统可用软件对测量结果进行及时、在线处理,提高测量精度。另一方面,智能检测系统可以对测量结果再加工,获得并提高更多更可靠的高质量信息。

智能检测系统中的计算机可以方便地用软件实现线性化处理、算术平均值处理、数据融合计算、快速的傅里叶变换(FFT)、相关分析等各种信息处理功能。(3)高度的灵活性

智能检测系统已以软件工作为核心,生产、修改、复制都比较容易,功能和性能指标更加方便。而传统的硬件检测系统,生产工艺复杂,参数分散性较大,每次更改都涉及到元器件和仪器结构的改变。(4)实现多参数检测与信息融合

智能检测系统设备多个测量通道,可以有计算对多路测量通进行检测。在进行多参数检测的基础上,依据各路信息的相关特性,可以实现智能检测系统的多传感器信息融合,从而提高检测系统的准确性、可靠性和容错性。(5)测量速度快

高速测量时智能检测系统追求的目标之一。所谓高速检测,是指从检测开始,经过信号放大、整流滤波、非线性补偿、A/D转换、数据处理和结果输出的全过程所需要的时间。目前,高速A/D转换的采样速度在2000MHz以上,32位PC机的时钟频率也在500MHz以上。随着电子技术的迅猛发展,高速显示、高速打印、高速绘图设备也日臻完善。这些都为智能检测系统的快速检测提供了条件。(6)智能化功能强

以计算机为信息处理核心的智能检测系统具有较强的智能功能,可以满足各类用户的需要。典型的智能功能有:

1)测量选择功能

智能检测系统能够实现量程转换、信号通道和采样方式的自动选择,使系统具有对被测量对象的最优化跟踪检测能力。

2)故障诊断功能

智能检测系统结构复杂,功能较多,系统本身的故障诊断尤为重要,系统可以根据检测通道的特性和计算机本身的自诊断能力,检查个单元故障,显示故障部位,故障原因和应采取的故障排除方法。

3)其他智能功能

智能检测系统还可以具备人机对话、自校准、打印、绘图、通信、专家知识查询和控制输出等智能功能。

2、系统的构成 现代检测技术的一个明显特点就是传感器采用电参量、电能量或数字传感器以及微型集成传感器,信号处理采用集成电路和微处理器。

尽管现代检测仪器和检测系统的种类、型号繁多,用途、性能千差万别,但它们的作用都是用于各种物理或化学成分等参量的检测,其组成单元按信号传递的流程来区分:通常由各种传感器(变送器)将非电被测物理或化学成分参量转换成电信号,然后经信号调理(信号转换、信号检波、信号滤波、信号放大等)、数据采集、信号处理后显示并输出(通常有4~20 mA、经D/A转换和放大后的模拟电压、开关量、脉宽调制PWM、串行数字通信和并行数字输出等),由以上设备以及系统所需的交、直流稳压电源和必要的输入设备(如拨动开关、按钮、数字拨码盘、数字键盘等)便组成了一个完整的检测(仪器)系统,其各部分关系如图0-1所示。

(1)传感器

传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的器件或装置。它的作用是感受指定被测参量的变化并按照一定规律将其转换成一个相应的便于传递的输出信号。传感器通常由敏感元件和转换部分组成;其中,敏感元件为传感器直接感受被测参量变化的部分,转换部分的作用通常是将敏感元件的输出转换为便于传输和后续环节处理的电信号。

图0-1 现代检测系统一般组成框图

例如,半导体应变片式传感器能把被测对象受力后的微小变形感受出来,通过一定的桥路转换成相应的电压信号输出。这样,通过测量传感器输出电压便可知道被测对象的受力情况。这里应该说明,并不是所有的传感器均可清楚、明晰地区分敏感和转换两部分;有的传感器已将这两部分合二为一,也有的仅有敏感元件(如热电阻、热电偶)而无转换部分,但人们仍习惯称其为传感器(如人们习惯称热电阻、热电偶为温度传感器)。

传感器种类繁多,其分类方法也较多。主要有按被测参量分类法(如温度传感器、湿度传感器、位移传感器、加速度传感器、荷重传感器等),按传感器转换机理(工作原理)分类法(如电阻式、电容式、电感式、压电式、超声波式、霍尔式等)和按输出信号分类法(分为模拟式传感器和数字式传感器两大类)等。采用按被测参量分类法有利于人们按照目标对象的检测要求选用传感器,而采用按传感器转换机理分类法有利于对传感器做研究和试验。

传感器作为检测系统的信号源,其性能的好坏将直接影响检测系统的精度和其他指标,是检测系统中十分重要的环节。本书主要介绍工程上涉及面较广、应用较多、需求量大的各种物理量、化学成分量常用的先进的检测技术与实现方法以及如何选用合适的传感器,对传感器要求了解其工作原理、应用特点,而对如何提高现有各种传感器本身的技术性能,以及设计开发新的传感器则不作深入研究。通常检测仪器、检测系统设计师对传感器有如下要求: a.精确性

传感器的输出信号必须准确地反应其输入量,即被测量的变化。因此,传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系,最好是线性关系; b.稳定性

传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度而变化,受外界其他因素的干扰影响亦应很小,重复性要好; c.灵敏度

即要求被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号; d.其他

如耐腐蚀性好、低能耗、输出阻抗小和售价相对较低等。各种传感器输出信号的形式也不尽相同,通常有电荷、电压、电流、频率等,在设计检测系统及选择传感器时对此也应给予重视。

(2)信号调理

信号调理在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等,以方便检测系统后续环节处理或显示。例如,工程上常见的热电阻型数字温度检测(控制)仪表,其传感器Ptl00的输出信号为热电阻值的变化。为便于处理,通常需设计一个四臂电桥,把随被测温度变化的热电阻阻值转换成电压信号;由于信号中往往夹杂着50 Hz工频等噪声电压,故其信号调理电路通常包括滤波、放大、线性化等环节。需要远传的话,通常采取D/A或V/I电路将获得的电压信号转换成标准的4~20 mA电流信号后再进行远距离传送。检测系统种类繁多,复杂程度差异很大,信号的形式也多种多样,各系统的精度、性能指标要求各不相同,它们所配置的信号调理电路的多寡也不尽一致。对信号调理电路的一般要求是:

1)能准确转换、稳定放大、可靠地传输信号; 2)信噪比高,抗干扰性能要好。

(3)数据采集

数据采集(系统)在检测系统中的作用是对信号调理后的连续模拟信号进行离散化并转换成与模拟信号电压幅度相对应的一系列数值信息,同时以一定的方式把这些转换数据及时传递给微处理器或依次自动存储。数据采集系统通常以各类模/数(A/D)转换器为核心,辅以模拟多路开关、采样/保持器、输入缓冲器、输出锁存器等。数据采集系统的主要性能指标是: 1)输入模拟电压信号范围,单位 V; 2)转换速度(率),单位 次/s;

3)分辨率,通常以模拟信号输入为满度时的转换值的倒数来表征;

4)转换误差,通常指实际转换数值与理想A/D转换器理论转换值之差。

(4)信号处理

信号处理模块是现代检测仪表、检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节,其作用和人的大脑相类似。现代检测仪表、检测系统中的信号处理模块通常以各种型号的单片机、微处理器为核心来构建,对高频信号和复杂信号的处理有时需增加数据传输和运算速度快、处理精度高的专用高速数据处理器(DSP)或直接采用工业控制计算机。

当然,由于检测仪表、检测系统种类和型号繁多,被测参量不同,检测对象和应用场合各异,用户对各检测仪表的测量范围、测量精度、功能的要求差别也很大。对检测仪表、检测系统的信号处理环节来说,只要能满足用户对信号处理的要求,则是愈简单愈可靠,成本愈低愈好。对一些容易实现且传感器输出信号大,用户对检测精度要求不高,只要求被测量不要超过某一上限值,一旦越限,送出声(喇叭或蜂鸣器)、光(指示灯)信号即可的检测仪表的信号处理模块,往往只需设计一个可靠的比较电路,该电路的一端为被测信号,另一端为表示上限值的固定电平;当被测信号小于设定的固定电平值,比较器输出为低电平,声、光报警器不动作,一旦被测信号电平大于固定电平值,比较器翻转,经功率放大驱动扬声器、指示灯动作。这种简单系统的信号处理就很简单,只要一片集成比较器芯片和几个分立元件即可。但对于热处理和炉温检测、控制系统来说,其信号处理电路将大大复杂化。因为对热处理炉炉温测控系统,用户不仅要求系统高精度地实时测量炉温,而且需要系统根据热处理工件的热处理工艺制定的时间-温度曲线进行实时控制(调节)。如果采用一般通用的中小规模集成电路来构建这一类较复杂的检测系统的信号处理模块,则不仅构建技术难度很大,而且所设计的信号处理模块必然结构复杂,调试困难,性能和可靠性差。

由于微处理器、单片机和大规模集成电路技术的迅速发展和这类芯片价格不断降低,对稍复杂一点的检测系统(仪器)其信号处理环节都应考虑选用合适型号的单片机、微处理器、DSP或新近开始推广的嵌入式模块为核心来设计和构建(或者由工控机兼任),从而使所设计的检测系统获得更高的性能价格比。

(5)信号显示

通常人们都希望及时知道被测参量的瞬时值、累积值或其随时间的变化情况,因此,各类检测仪表和检测系统在信号处理器计算出被测参量的当前值后通常均需送至各自的显示器作实时显示。显示器是检测系统与人联系的主要环节之一,显示器一般可分为指示式、数字式和屏幕式三种。

1)指示式显示又称模拟式显示。被测参量数值大小由光指示器或指针在标尺上的相对位置来表示。用有形的指针位移模拟无形的被测量是较方便、直观的。指示式仪表有动圈式和动磁式等多种形式,但均有结构简单、价格低廉、显示直观的特点,在检测精度要求不高的单参量测量显示场合应用较多。指针式仪表存在指针驱动误差和标尺刻度误差,这种仪表的读数精度和仪器的灵敏度等受标尺最小分度的限制,如果操作者读仪表示值时,站位不当就会引入主观读数误差。

2)数字式显示以数字形式直接显示出被测参量数值的大小。在正常情况下,数字式显示彻底消除了显示驱动误差,能有效地克服读数的主观误差,(相对指示式仪表)可提高显示和读数的精度,还能方便地与计算机连接并进行数据传输。因此,各类检测仪表和检测系统正越来越多地采用数字式显示方式。

3)屏幕显示实际上是一种类似电视显示方法,具有形象性和易于读数的优点,又能同时在同一屏幕上显示一个被测量或多个被测量的(大量数据式)变化曲线,有利于对它们进行比较、分析。屏幕显示器一般体积较大,价格与普通指示式显示和数字式显示相比要高得多,其显示通常需由计算机控制,对环境温度、湿度等指标要求较高,在仪表控制室、监控中心等环境条件较好的场合使用较多。

(6)输出 在许多情况下,检测仪表和检测系统在信号处理器计算出被测参量的瞬时值后除送显示器进行实时显示外,通常还需把测量值及时传送给控制计算机、可编程控制器(PLC)或其他执行器、打印机、记录仪等,从而构成闭环控制系统或实现打印(记录)输出。检测仪表和检测系统的信号输出通常有4~20 mA的电流信号,经D/A转换和放大后的模拟电压、开关量、脉宽调制PWM、串行数字通信和并行数字输出等多种形式,需根据测控系统的具体要求确定。

(7)设备

输入设备是操作人员和检测仪表或检测系统联系的另一主要环节,用于输入设置参数,下达有关命令等。最常用的输入设备是各种键盘、拨码盘、条码阅读器等。近年来,随着工业自动化、办公自动化和信息化程度的不断提高,通过网络或各种通信总线利用其他计算机或数字化智能终端,实现远程信息和数据输入的方式愈来愈普遍。最简单的输入设备是各种开关、按钮,模拟量的输入、设置,往往借助电位器进行。

(8)稳压电源

一个检测仪表或检测系统往往既有模拟电路部分,又有数字电路部分,通常需要多组幅值大小要求各异但稳定的电源。这类电源在检测系统使用现场一般无法直接提供,通常只能提供交流220 V工频电源或+24 V直流电源。检测系统的设计者需要根据使用现场的供电电源情况及检测系统内部电路的实际需要,统一设计各组稳压电源,给系统各部分电路和器件分别提供它们所需的稳定电源。

最后,值得一提的是,以上七个部分不是所有的检测系统(仪表)都具备的,而且对有些简单的检测系统,其各环节之间的界线也不是十分清楚,需根据具体情况进行分析。

另外,在进行检测系统设计时,对于把以上各环节具体相连的传输通道,也应给予足够的重视。传输通道的作用是联系仪表的各个环节,给各环节的输入、输出信号提供通路。它可以是导线、管路(如光导纤维)以及信号所通过的空间等。信号传输通道比较简单,易被人们忽视,如果不按规定的要求布置及选择,则易造成信号的损失、失真或引入干扰等,影响检测系统的精度。二 简述现代检测技术中数据处理内容和处理的方法

1、数据处理内容

主要是测量误差的分析。

而测量误差有可以分为随机误差、系统误差、粗大误差。在同一测量条件下,多次重复测量同一量值时,测量误差的大小和正负符号以不可预知的方式变化,这种误差叫做随机误差,又称偶然误差。随机误差是由很多复杂因素的微小变化的总和所引起的,因此分析比较困难。(1)系统误差

当在一定的相同条件下,对同一物理量进行多次测量时,误差的大小和正负总保持不变或者误差按一定的规律变化,这种误差叫做系统误差。引起系统误差的因素主要有:材料、零部件及工艺缺陷;环境温度、湿度、压力的变化以及其它外界干扰等。可以利用修正值来减小或消除系统误差(2)粗大误差

在相同的条件下,多次重复测量同一量时,明显地歪曲了测量结果的误差,称为粗大误差,简称粗差。粗差是由于疏忽大意,操作不当,或测量条件的超常变化而引起的。含有粗大误差的测量值称为坏值,所有的坏值都应去除,但不是主观或随便去除,必须科学地舍弃。正确的实验结果不应该包含有粗大误差。

2、数据处理方法

(1)有效数字和数据舍入规则

1)有效数字

测量结果和数据处理中,确保几位有效数字是很重要的问题,测量结果既然包含误差,说明测量值实际就是一个近似值,在记录测量结果或者是数据运算时取多少有效数字,应该以测量能达到的准确度为依据,如果认为测量结果中小数点后的位数越多,数据就越准确这是片面的。

2)数据舍入规则

对于位数很多的的近似数,当有效位数确定以后,其后面多余的数组应舍去,而保留的有效数字最末以为数字应按下面的舍入规则进行凑整。

① 若舍去部分的数值小于保留部分末位的半个单元,则末位不变。②若舍去部分的数值大于保留部分末位的半个单元,则末位加1。

③若舍去部分的数值等于保留部分末位的半个单元,则末位凑成偶数,即末位为偶数时不变,末位为奇数时加1。

(2)数据运算规则

在近似运算中,为保证最后结果又尽可能公安的准确度,所有参与运算的数据,在有效数字后可多保留一位数组作为参考数字,或称为安全数字。

1)在加减运算时,各运算数据以小数位数最少的数据位数为准,其余各数据可多取一位小数,单最后结果应与小数位数最少的数据小数位相同。

2)在乘除运算时,个运算数据应以有效位数最少的数据为准,其余各数据要比有效位数最少的数据位数多取一位数字,而最后结果应与有效位数最少的数据位数相同。3)在平方或开平方运算时,平方相当于乘法运算,开方是平方的逆运算,故可以按照乘除法运算处理。

4)在对数运算时,n位有效数字的数据应该是用n位对数表,或用n+1位对数表,以免损失精度。)三角函数运算中,所取函数值得位数应随角度误差的减小而增多。

(3)最小二乘法

最小二乘算法的基本原理是将输入数据与预先设计好的含有非周期分量和某些谐波分量的函数按最小二乘法原理进行拟合,从中求出输入信号中所包含的基频分量和各种谐波分量的幅值和相角。为便于下面的分析和计算,假设系统故障的暂态电流包含有衰减性直流分量和小于6次谐波的各种整数次谐波分量,则可给定电流表达式: 在我们研究两个变量(x, y)之间的相互关系时,通常可以得到一系列成对的数据(x1, y1、x2, y2...xm , ym);将这些数据描绘在x-y直角坐标系中(如图1), 若发现这些点在一条直线附近,可以令这条直线方程如(式1-1)。

Y计= a0 + a1 X(式1-1)其中:a0、a1 是任意实数

为建立这直线方程就要确定a0和a1,应用《最小二乘法原理》,将实测值Yi与利用(式1-1)计算值(Y计=a0+a1X)的离差(Yi-Y计)的平方和〔∑(YiY计)2(式1-2)

把(式1-1)代入(式1-2)中得:

φ = ∑(Yia1 Xi)2(式1-3)

当∑(Yi-Y计)平方最小时,可用函数 φ 对a0、a1求偏导数,令这两个偏导数等于零。

亦即:

m a0 +(∑Xi)a1 = ∑Yi(式1-6)

(∑Xi)a0 +(∑Xi2)a1 = ∑(Xi, Yi)(式1-7)

得到的两个关于a0、a1为未知数的两个方程组,解这两个方程组得出:

a0 =(∑Yi)/ m(∑Xi ∑Yi)] / [n∑Xi2-(∑Xi)2)](式1-9)这时把a0、a1代入(式1-1)中, 此时的(式1-1)就是我们回归的元线性方程即:数学模型。

反映了除y与x存在直线关系以外的一切因素(包括x对y的非线性影响及其他一切未加控制的随机因素)所引起的y的变异程度,称为离回归平方和或剩余平方和,所以要求它最小,即其它影响因素最小。

反映了y的总变异程度,称为y的总变异平方和。

最小二乘法是处理各种观测数据进行测量平差的一种基本方法。

如果以不同精度多次观测一个或多个未知量,为了求定各未知量的最可靠值,各观测量必须加改正数,使其各改正数的平方乘以观测值的权数的总和为最小。因此称最小二乘法。

一般线性情况

若含有更多不相关模型变量t1,...,tq,可如组成线性函数的形式

即线性方程组

通常人们将tij记作数据矩阵 A,参数xj记做参数矢量x,观测值yi记作b,则线性方程组又可写成:

即 Ax = b 上述方程运用最小二乘法导出为线性平差计算的形式为:

三 简述信息处理的内容和算法

对信息处理实质就是对信号处理

为了深入了解信号的物理实质,将其进行分类研究是非常必要的。以不同的角度来看待信号,我们可以将信号分为

1.确定性信号与非确定性信号

2.能量信号与功率信号

3.时限信号与频限信号

4.连续时间信号与离散时间信号

5.物理可实现信号

1.1确定性信号与非确定性信号 a)确定性信号

可以用明确的数学关系式描述的信号称为确定性信号。它可以进一步分为周期信号、非周期信号与准周期信号等,如下图所示。

周期信号是经过一定时间可以重复出现的信号,满足条件:

x(t)= x(t + nT)式中,T——周期,T=2π/ω0;ω0——基频;n=0,±1, …。

非周期信号是不会重复出现的信号。例如,锤子的敲击力;承载缆绳断裂时应力变化;热电偶插入加热炉中温度的变化过程等,这些信号都属于瞬变非周期信号,并且可用数学关系式描述。例如,下图是单自由度振动模型在脉冲力作用下的响应。

准周期信号是周期与非周期的边缘情况,是由有限个周期信号合成的,但各周期信号的频率相互间不是公倍关系,其合成信号不满足周期条件,例如 是两个正弦信号的合成,其频率比不是有理数,不成谐波关系。

这种信号往往出现于通信、振动系统,应用于机械转子振动分析,齿轮噪声分析,语音分析等场合

b)非确定性信号

非确定性信号不能用数学关系式描述,其幅值、相位变化是不可预知的,所描述的物理现象是一种随机过程。例如,汽车奔驰时所产生的振动;飞机在大气流中的浮动;树叶随风飘荡;环境噪声等。

1.1 信号的时域分析

信号时域分析又称之为波形分析或时域统计分析,它是通过信号的时域波形计算信号的均值、均方值、方差等统计参数。信号的时域分析很简单,用示波器、万用表等普通仪器就可以进行分析。1.信号类型确定

信号时域分析(波形分析)的一个重要功能是根据信号的分类和各类信号的特点 确定信号的类型。然后再根据信号类型选用合适的信号分析方法。

2.周期T

对周期信号来说,可以用时域分析来确定信号的周期,也就是计算相邻的两个信号波峰的时间差。

3.均值

均值E[x(t)]表示集合平均值或数学期望值.基于随机过程的特性,可用时间间隔T内的幅值平均值表示,即

4.均方值

信号x(t)的均方值E[x2(t)],或称为平均功率,其表达式为:

值表达了信号的强度,其正平方根值,又称为有效值,也是信号的平均能量的一种表达。在工程信号测量中一般仪器的表头示值显示的就是信号的均方值。

5.方差

信号x(t)的方差定义为:

称为均方差或标准差。可以证明,描述了信号的波动量;

描述了信号的静态量。

方差反映了信号绕均值的波动程度。

1.3 信号的相关分析 1.3.1 相关的概念 相关是指客观事物变化量之间的相依关系,在统计学中是用相关系数来描述两个变量x,y之间的相关性的,即:

式中pxy是两个随机变量波动量之积的数学期望,称之为协方差或相关性,表征了x、y之间的关联程度;、分别为随机变量x、y的均方差,是随机变量波动量平方的数学期望。

自然界中的事物变化规律的表现,总有互相关联的现象,不一定是线形相关,也不一定是完全无关,如:人的身高与体重,吸烟与寿命的关系。

2.4 信号的幅值分析

信号的幅值分析包括信号的幅值概率密度函数和幅值概率分布函数,它反映了幅值信号落在不同强度区域的概率情况。

a)概率密度函数

随机信号的概率密度函数定义为:

对于各态历经过程:

b)概率分布函数

概率分布函数是信号幅值小于或等于某值R的概率,其定义为:

概率分布函数又称之为累积概率,表示了落在某一区间的概率,亦可写为:

典型信号的概率密度函数和概率分布函数如下图所示:

1.5 信号的表述

1.5.1 周期信号的表述

一般周期信号可以利用傅里叶级数展开成多个乃至无穷多个不同频率的谐波信号的线性叠加。傅里叶级数展开式包含三角函数展开式、复指数展开式。

1三角函数展开式

.对于满足狄里赫勒条件:函数在(-T/2,T/2)区间连续或只有有限个第一类间断点,且只有有限个极值点的周期信号,均可展开成:

式中常值分量、余弦分量幅值、正弦分量幅值分别为

式中:a0,an,bn为傅里叶系数;T0 为信号的周期,也是信号基波成份的周期;

ω0=2π/T0为信号的基频, nω0为n次谐频。由三角函数变换,可将式中的正、余弦同频项合并

式中:常值分量 A0=a0 各谐波分量的幅值

各谐波分量的初相角

2、复指数展开式 利用欧拉公式

2.6 信号的频谱分析

信号频谱分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f),从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。时域信号x(t)的傅氏变换为:

式中X(f)为信号的频域表示,x(t)为信号的时域表示,f为频率。傅里叶变换的主要性质

傅里叶变换是信号分析与处理中,时域与频域之间转换的基本数学工具。掌握傅里叶变换的主要性质,有助于了解信号在某一域中变化时,在另一域中相应的变化规律,从而使复杂信号的计算分析得以简化。四 应用实例---天然气管道腐蚀检测技术

天然气管道腐蚀检测技术 在现有的技术条件下,人们认为钢质管道传输送危险液体和气体被认为是安全有效的方式,但是随着时间的推移和管道自身以及周围环境的变化,管道会出现不可避免的缺陷,这种随时间的的积累的缺陷很容易导致事故的发生,其表现的形式主要是腐蚀穿孔,钢制管道腐蚀有内腐蚀和外输入介质含有的腐蚀性杂质引起管壁均匀减薄等一系列问题。管道外腐蚀是指在外防腐层破坏,阴极保护不完全,被屏蔽情况下放生的。发生后腐蚀速度与土壤腐蚀性,阴极保护度等因相关。防腐层失效的主要原因是土壤环境中含有的化学,物理破坏,运行条件造成的图层老化,阴极保护副作用造成图层剥离,以及外界活动破坏的防腐层。

钢质管道内腐蚀检测技术

钢质管道内腐蚀检测技术是通过装有无损检测设备及数据采集、处理和存储数据系统的智能清理管道器,完成对管体的逐级扫描,达到对缺陷检测的目的。

(1)漏磁法智能清管器

它是通过检测器是目前应用历史较长、技术较为完善的设备,其主要通途在管道穿孔之前确定或扫描因内、外腐蚀引起的壁厚变化情况,同时也能检测出管壁的凹痕等缺陷。

磁通法检测器一般由三个模块组成各模块之间由联轴节连接,而其表现形式主要为腐蚀穿如图l所示:钢质管道腐蚀有内腐蚀

图1 漏磁通法检测器的结构示意图

第一个模块为电池模块,中间为探测漏磁的传感器模块,第三个为仪器模块。漏磁通法检测的基本原理是建立在铁磁料的高磁导率这一特性之上的。其检测的基本原理如图2所示:

钢管中因腐蚀而产生缺陷处的磁导率远小于钢管的磁导率,钢管在外加磁场作用下被磁化,当钢管中无缺陷时,磁力线绝大部分通过钢管,此时磁力线均匀分布;当钢管内部有缺陷时,磁力线发生弯曲,并且有一部分磁力线泄漏出钢管表面,检测被磁化钢管表面逸出的漏磁通,就可判断缺陷是否存在。

漏磁通法适用于检测中小型管道,可以对各种管壁缺陷进行检验,检测的管壁不能太厚,干扰因素多,空间分辨力低,另外,小而深的管壁缺陷处的漏磁信号要比形状平滑但很严重的缺陷处的信号大得多,所以漏磁检测数据往往需要经过校验才能使用。检测过程中当管道所采用的材料混有杂质时,还会出现虚假数据。使用漏磁法检测管壁厚度时,检测信号易受到管壁腐蚀缺陷的长度,深度和缺陷形等因素的影响。当腐蚀缺陷的面积大于探头的灵敏区时,管壁厚度的检测精度高。但是,当腐蚀缺陷的面积小于探头的灵敏区时,管壁厚度的检测精度难以得到保证。

因此,漏磁检测装置分为高分辨率和低分辨率两种。高,低分辨率漏磁检测装置的划分以所用探头数的多少或各探头间的周向间距而定。探头数愈多,各探头之间的周向间距愈小,分辨率愈高,则检测精度愈高。高分辨率漏磁检测装置对槽型缺陷具有良好的检测效果,对长宽比大于2,宽度小于探头周向间距的槽型缺陷而言,当采用探头周向间距为30 40mm的漏磁检测装置检测时,壁厚的检测值明显偏小。而采用探头周向间距为8ram的漏磁检测装置再次对这种缺陷进行检测时,则能精确测量壁厚。

(2)超声波裂纹检测仪。

管内超声波在役检测原理见图3/多i:示。垂直于管道壁的超声波探头对管道壁发出一组超声波脉冲后,探头首先接收到由管道壁内表面反射的回波(前波),随后接收到由管道壁缺陷或管道壁外表面反射的回波(缺陷波或底波)。于是,探头至管道壁内表面的距离A与管道壁厚度T可以通过前波时间以及前波和缺陷波(或底波)的时间差来确定:

A--tA/2(1)T----tbn,/2(2)式中,t,为第一次反射回波(前波)时间,t。为第二次反射回波(底波或缺陷波)时间,n,为超声波在介质中的声速,n。为超声波在管道中的声速。不过,仅仅根据管道壁厚度T曲线尚无法判别管道属内壁缺陷还是外壁缺陷,还需要根据探头至管道壁内表面的距离A曲线来判别。当外壁腐蚀减薄时,距离A曲线不变·而当内壁腐蚀减薄时,距离A曲线与壁厚T曲线呈反对称。于是,根据距离A和壁厚T两条曲线,即可确定管道壁缺陷,并判别管道是内壁腐蚀减薄缺陷还是外壁腐蚀减薄缺陷。

(3)涡流检测技术。涡流检测技术的原理是:在涡流式检测器的两个初级线圈内通以微弱的电流,使钢管表面因

图3管内超声波检测原理示意圈

电磁感应而产生涡流,用次级线圈进行检测。若管壁没有缺陷,每个初级线圈上的磁通量均与次级线圈上的磁通量相等,由于反相连接,次级线圈上不产生电压。有缺陷时,磁通发生紊乱,磁力线扭曲,使次级线圈的磁失去平衡而产生电压。通过对该电压的分析,检测出腐蚀情况。2.2钢质管道外腐蚀检测技术国内外埋地钢质管道外防腐层检测技术方法很多,但就其信号源来说,都可归纳为直流法和交流法两种。当今防腐层状况检测技术大多是通过管道上方地面测量或防腐层性能的间接测试而完成,这里主要介绍两种地面常用的检测技术。

1)Pearson(PS)(皮尔逊)检测法

Pearson检测法由美国人Pear-SOn提出。该方法需要在管道与大地之间施加1000 Hz的交流信号,该交流电会在管道防腐层的破损处流向大地,从而在破损点的上方形成交流电压梯度,其电流密度随着离防腐层破损点距离的增加而减小。两名操作者相距3 6m沿管线上方(与探管机配合使用)检测地面电压梯度。检测电极可分别由两个操作人员的人体代替,用人体对地的耦合电容来检测电压梯度信号,并通过链式电缆传送到接受装置,经过滤波放大后,由指示仪表指示检测结果,故该方法又称为“人体阻容法”。这种方法具有较高的检测效率,但钡9量结果与操作人员技术和经验有很大关系。这时不同的土壤和涂层电阻都能引起信号改变,可能被误认为是涂层缺陷,没有现场经验的人不易确定涂层缺陷的位置,或者不能确定是否存在有涂层缺陷。该方法具有识别破损点大小的功能,在长输管道的检测与运行维护中使用效果较好。

2)多频管中电流法a℃A母 多频管中电流法应用较为简便。检测时将发射机发射的检测信号供入管道如图4所示,在地面上沿管道记录管道中各测点流过的电流值,观测数据经过软件处理即得出检测结果。图形结果可直接显示破损点位置,也可定性地判断各段防腐层的老化状况。若要定量地测量防腐层的状况,则可用不同频率的信号电流进行类似测量,将测量数据通过GD.FFW软件,便算出各段防腐层的绝缘电阻值Rg。参照行业标准即可判定防腐层的状态级别,检测的原始数据及分析结果可以作为防腐数据库的原始资料。多频管中电流法其原理为:当

检测信号从管道某一点供入后,电流会通过管道经大地流回发射机,并在管道流动中随距离增加而衰减。对于有一定长度的管道,电流 I随距离x成指数衰减。

在进行同一组观测时,频率是不变的。如果仪器的发射机及接收机都能提供几种测试频率,则可以用几个不同的频率对同一管段进行测定,然后解算出所需要的结果。如果管道内的第n点与n+l点之间防腐层出现破损,则部分信号电流将从破损处流人土壤中。因此Idb曲线在这两点间将有异常的衰减,同时在Y曲线上会出现一个明显的脉冲形跃变。这就是利用电流的异常衰变确定防腐层破损点的原理。多频管中电流法就是在不同情况下,以Rg、L、c作为待定变量,以不同频率耐相同昝道上的不测结果YI、Y2、Y3等进行反演求解,进而推算出防腐层的绝电阻Rg。参照石油天然气的行标准中的标准,即可判定防腐状态级别。

第三篇:现代检测技术论文(共)

电磁兼容现场测试中干扰源的自动辨识

姓名: 学号:

专业:控制科学与工程 指导老师:摘 要: 复杂系统由于上装设备众多,空间狭小,导致电磁兼容(EMC)问题突出。电磁兼容现场测试是解决系统性电磁兼容问题的有效手段,但在国内针对电磁兼容现场测试的研究还处于起步阶段,对于电磁兼容现场测试中干扰源的自动辨识研究更是少之又少。因此研究电磁兼容现场测试中的干扰源辨识技术具有重要的意义和工程应用价值。本文把电磁兼容现场测试中的干扰源的自动辨识作为研究目标。首先对电磁兼容现场测试的需求及特点进行分析,然后借鉴模式识别理论并将其应用于电磁兼容现场测试的干扰源辨识,设计了电磁兼容现场测试干扰源辨识方案。论文结合电磁兼容现场测试的实际情况,研究了小波消噪、曲线包络和曲线延拓等数据预处理算法,提出了峰值、包络和谐波等特征的提取方法,形成了原始相关系数、峰值相关系数和相似离度等相似度评价指标。最后构建了辨识系统并建立了辨识系统的数据库,为数据的管理和共享提供了便利的条件。关键词: 电磁兼容 现场测试 干扰源辨识 模式识别 1 研究背景和意义

在科学发达的今天,广播、电视、通信、导航、雷达、遥测测控及计算机等迅速发展,尤其是信息、网络技术以爆炸性方式增长,电磁波利用的快速扩张,产了不断增长的电磁污染,带来了严重的电磁干扰。各种电磁能量通过辐射和传导的途径,以电波、电场和电流的形式,影响着敏感电子设备,严重时甚至使电子设备无法正常工作。上述情况对电子设备及系统的正常工作构成了很大的威胁,因此加强电子产品的电磁兼容性设计,使之能在复杂的电磁环境中正常工作已成为当务之急。电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility, EMC)是设备或系统在其电磁环境中,能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。它包括电磁干扰(Electromagnetic Interference, EMI)和电磁敏感度(Electromagnetic Susceptibility, EMS)两个方面。电磁兼容测试是验证电子设备电磁兼容设计的合理性以及最终评价、解决电子设备电磁兼容问题的主要手段。通过定量的测量,可以鉴别产品是否符合 EMC 相关标准或者规范,找出产品在 EMC方面的薄弱环节。

目前很多国家和组织都制定了相关的电磁兼容标准,只有符合相关指标要求的电子和电气产品才能进入市场。要判断某电子产品是否存在电磁兼容性问题,就需要依据相关标准对该产品进行具体的电磁兼容测试

在目前电磁兼容测试中,针对设备或分系统级的电磁兼容测试与评价有着较为完备的电磁兼容标准或规范体系,不仅规定了测试所使用的仪器设备的具体指标要求,同时还规范了测量方案的组成和环境要求,这是其他标准或规范中所少见的。然而针对系统测试,目前还没有详细具体的标准或规范。已经了解的标准有美军标 MIL-E-6051D《系统电磁兼容性要求》(已等效成国军标 GJB1389《系统电磁兼容性要求》),又如美军标 MIL-STD-1541A《对航天系统的电磁兼容性要求》等。在这些标准中给出了一些应该遵从的原则,但如何将这些原则用于工程,还需要一个实践的过程。2 电磁兼容现场测试分析及测试方法研究

随着电子信息技术的飞速发展,各种电子设备间的电磁兼容问题也日益突出,为了掌握和高这些电子设备的电磁兼容性,最直接的方法就是对它们进行电磁兼容测试。现场系统电磁兼容测试作为最能反映系统真实任务执行能力的电磁兼容测试起着非常重要的作用。本章从标准测试和现场测试的区别、微弱信号测试关键技术和近场抗饱和测试技术等方面分析了现场测试的特点和测试方法。2.1 标准测试

在电磁兼容测试中,场地对测试结果的影响非常明显。主要原因是场地的差异,即空间直射波与地面反射波的反射影响和接收点不同,造成相互叠加的场强不一致。早期的 CISPR 标准要求电磁兼容测试应该在开阔测试场地(OATS)中进行。开阔试验场的基本结构应是周围空旷,无反射物体,地面为平坦而导电率均匀的金属接地表面。场地按椭圆形设计,场地长度不小于椭圆焦点之间距离的 2倍,宽度不小于椭圆焦点之间距离的 1.73 倍,具体尺寸的大小一般视测试频率下限的波长而定。实际电磁辐射干扰测试时,EUT 和接收天线分别置于椭圆场地的两个焦点位置。考虑到开阔试验场及屏蔽暗室的建造成本和环境的限值,国内外电磁兼容标准将 EUT 到接收天线的距离定为 3m 和 10m,俗称 3m 法和 10m 法。如要满足 3m 法测量,场地长度不小于 6m 距离,宽度不小于 5.2m 距离;如要满足 10m 法测量,场地长度不小于 20m 距离,宽度不小于 17.3m 距离。

标准 RE102 测试示意图

2.2 现场测试

标准测试在针对部件级或者设备级的电磁兼容测试方面具有无可比拟的优势,但是在反映任务系统的系统性能方面却有一定的局限性。主要体现在: 1)标准实验室的测试是针对单个设备的测试,无法体现上装环境下成组设备工作时的成组特性。

2)标准实验室内的测试由于空间及连接限制,无法体现设备的实际工作模式。3)标准实验室中电源采用 LISN 供电,LISN 的阻抗为 50 欧姆标准阻抗,能够与设备实现较好的阻抗匹配,无法体现上装环境下设备实际的阻抗特性。2.3近场抗饱和测试技术

在电磁兼容现场测试中,经常会遇到大信号的测量,如针对车载通信系统的无线设备辐射发射特性测试。由于电台的发射功率较大,测试距离近,很容易导致频谱仪出现饱和和失真问题,导致测试结果出现误差。这主要由于以下两个原因:(1)测量信号超过频谱仪的测试动态范围,而导致测试结果的不正确,出现频谱仪饱和现象;(2)测量信号功率位于频谱仪非线性失真区,使测试结果出现非线性失真的现象。所以需要研究近场抗饱和测试技术,来减小饱和带来的误差。在测试过程中可以使用衰减器防止接收到大功率的信号使得频谱仪混频器饱和,给测试带来误差。但是使用了宽带的衰减器引起的问题是:衰减器不仅将大信号进行了衰减,小信号也被衰减以至于小信号可能被噪声淹没。为了解决该问题,在测试过程中使用了中心频率可调的带通或带阻滤波器,该滤波器的功能就是实现 EMC 接收机的前端预选器的功能,使用该滤波器可以防止大功率信号进入频谱仪,只要在测试过程中将带阻滤波器的中心频率调节到电台的发射频率即可。2.4 滤波器补偿技术

补偿的过程首先通过无线设备发射特性信息库读取电台发射特性的测试数据、测试的频率和使用滤波器的情况,然后在滤波器插入损耗库中查找该频率使用的滤波器的插入损耗数据,通过差值算法将滤波器特性数据的数据点和发射特性的数据点相同,然后在经过计算获得最终的结果。测试中的接收端使用了带通/带阻滤波器和宽带衰减器。在进行宽带测试时使用宽带衰减器;在进行电台基波特性测试时使用带阻滤波器;在进行电台谐波测试时使用带通滤波器。

抗饱和辐射发射特性测试示意图 干扰源辨识方案设计

频谱测试曲线在电磁兼容故障诊断中发挥着举足轻重的地位。在部件级或者设备级的电磁兼容分析中,经验丰富的电磁兼容工程师往往通过不同频段的 EUT发射特性曲线判断 EUT 出现电磁兼容问题的根源,然后制定抑制方案,最后解决电磁兼容问题。在电子通信系统中,电磁兼容问题日益突出,对系统级的干扰源定位技术的需求日益迫切。3.1 需求分析

随着现代通信电子科学技术的高速发展和广泛应用,电子通信系统正在向集成化、多任务化、微型化发展。各种各样的电子设备或系统以及其他的电子、电气设备越来越密集导致的系统内电磁环境及其复杂,高密度、宽频谱的电磁信号充满整个空间,使电子通信系统受到了严重的考验,电磁兼容性问题日益突出。以车载通信系统举例来说,由于车辆的车内、车顶空间都非常狭小,在这样狭小的空间内安装了多部不同频带及功能的电台、计算机、数字化车通等各种数字化设备,存在着多种导致系统电磁兼容(EMC)性能恶化的因素,如:有限频带内密集的工作频率,单位体积内较大的电磁功率密度,高低电平器件或装置的混合使用,高灵敏度设备的使用以及设备通过供电系统、接地系统、互连系统以及空间辐射产生电磁干扰耦合等。而若干类型的单车系统又可组成一个庞大的、复杂的电子系统,构成静止状态的有线与无线通信局域网、运动状态的无线通信互连局域网,存在多类通讯天线,会引起频域和时域的混合干扰,这将使电磁环境已经比较恶劣的有限空间内的电磁频谱更加拥挤、电磁环境更加恶化,致使系统电磁兼容问题更加复杂。

随着计算机技术的发展,越来越多的工作已经能够使用计算机语言实现。计算机软件实现的优势在于能够有效的控制因人员差异造成的评价误差、运行速度快且稳定等优点。现代智能模式识别技术在近些年得到了快速的发展,在各个领域都有很好的应用。在电磁兼容领域,目前自动化测试已经较为普及,但是在测试中得到大量的测试数据却难以得到很好的利用,靠人眼分辨测试数据效率低下,迫切的需要自动化的数据处理技术。正是在这种需求背景下,本文借鉴模式识别理论提出了适合于计算机实现的干扰源自动辨识技术。3.2 干扰源辨识方案设计 3.2.1 模式识别的方法

模式识别(pattern recognition)是当前科学发展中的一门前沿科学,也是一门典型的交叉科学,它的发展与人工智能、计算机科学、传感技术、信息论、语言学等科学的研究水平息息相关,相辅相成。所谓模式识别是根据研究对象的特征或属性,利用计算机为中心的机器系统运用一定的分析算法认定它的类别,系统应使分类识别的结果尽可能地符合真实。模式识别涉及的理论与技术相当广泛,涉及多种数学理论、神经心理学、计算机科学、信号处理等等。从本质上讲,模式识别实际上是数据处理及信息分析,而从功能上讲,可以认为它是人工智能的一个分支。针对不同的对象和目的,可以用不同的模式识别理论方法。目前主流的技术是:统计模式识别、句法模式识别、模糊数学方法、神经网络方法、人工智能方法。

3.2.2 干扰源辨识方案

大型电子通信系统有许多的电子设备组成,这些设备在功能上的互补使得系统能够很好的完成设计任务。但是这些设备在完成任务的时候又会互相产生电磁干扰,严重的甚至影响到系统完成任务的能力。电磁兼容测试能够发现问题,找寻相关的干扰源。本文立足于以往的测试数据,以模式识别过程为基本导向,研究了一套适用于电磁兼容测试的干扰源辨别方案。基本思想是先建立关键设备的模板数据库,然后将受扰设备端的测试结果作为待辨识数据,将其通过干扰源辨识算法和模板库中的数据进行比较,最后辨识出干扰源。

干扰源辨识算法 干扰源辨识关键技术分析 4.1 数据预处理技术

在使用频谱仪进行现场测试的过程中,仪器会采集到三种信号的数据:有用信号、仪器内部噪声和外界环境噪声。数据预处理技术的作用正是用于消除噪声的影响。从信号处理的角度看,小波消噪是一个信号滤波的问题,尽管在很大程度上小波消噪可视为低通滤波,但是由于消噪后,还能成功的保留信号的特征,所以在这一点上,小波消噪方法又优于传统的低通滤波器。由此可见,小波消噪实际上是特征提取和低通滤波的综合。4.2 特征提取

在电磁兼容测试中,峰值信号是最为关心的信号。峰值信号所在频率和相应幅值是发现问题、解决问题的关键信息。峰值的判别可以根据测试数据的单调性确定。对测试点左右两侧进行单调性判断,如果该测试点的左侧为单调递增并且右侧为单调递减,则认定其为峰值点,否则不是峰值点。但是由实际的测试曲线可知,环境信号的测试结果中大部分都不是有用信号,而是频谱仪的底部噪声。频谱仪底噪是在一定范围内波动的随机数,若按单调性的方法进行峰值提取,必然会提取出很多的底噪数据,达不到提取干扰信号峰值的效果。所以在进行峰值提取前需要进行噪声阈值判断,对于大于该阈值的信号才进行峰值提取。

峰值提取流程图

4.3 相似度评价

现场电磁兼容的测试能够通过自动测试软件得到频谱特性曲线。干扰源的辨识即是对频谱特性曲线的辨识。频谱特性曲线具有整体特性和局部特性,上节的特征提取技术已经对特征进行了提取,本节提出相应的相似度评价指标以满足干扰源辨识的判别需求。

衡量相似度前,首先需要对电磁兼容测试曲线的特性进行分析。电磁兼容测试曲线辨识最重要特征在于相同频点或频段的趋势一致,而曲线幅值可以具有一定的差异。这是由于测试本身的可重复性差决定的,例如受试设备工作条件的微弱改变,测试距离的微弱改变,外界环境的变化等都可能导致测试的幅值发生一定的变化。如果采用单一的评价指标来衡量电磁兼容测试中的测试曲线的特性,则具有相当的局限性。这是因为无论是采用相关系数、相似离度、包络特征或峰值特征等单一特性都不能完整表现测试曲线的特性。所以需要一个综合的相似指标对干扰源辨识结果进行评价。5 小结

本文主要研究了电磁兼容现场测试中的干扰源辨识技术。本文着眼于实际的工程应用,首先对电磁兼容现场测试的背景及国内外在该项技术上的发展现状和趋势进行了研究,指出了进行电磁兼容现场测试的干扰源辨识的重要性和必性。在此基础上对电磁兼容现场测试的测试方法进行了研究,重点和电磁兼容标准测试作比较,阐述了现场测试相对于标准测试的不同点和复杂性。针对现场测试的特点,提出了微弱信号测试和现场抗饱和测试的测试方法。在对干扰源辨识的需求分析后,借鉴模式识别理论设计了一套干扰源自动辨识的辨识方案并提出干扰源辨识算法。对于干扰源模板的建立,本文给出了详细的测试方法和约束条件。在构建干扰源自动辨识系统的过程中突破了以下关键技术:数据预处理技术、特征提取技术和相似度评价技术。另外本文还存在一些问题有待进一步完善和研究:对干扰源模板的建立,还需要大量测试结果的验证并根据测试结果对模板的建立方法进行改善和优化;干扰源辨识技术中的特征提取方法还可做进一步研究,以找到其它合适的特征;对于综合评价指标的权重选择需要通过大量辨识结果的验证和优化等。参考文献

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第四篇:现代检测技术论文

学习报告

经过这学期现代检测技术的学习,让我对检测技术有了一个全新的认识和理解。现代检测技术的快速发展,让我们在军事、航天、医学、工业生产、食品等很多领域也取得了巨大的进步。这让我以前对现代检测技术浅薄的认识发生很 大的变化,让我对现代检测技术的发展充满信心!

检测是指在各类生产、科研、试验及服务等各个领域,为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测量。对工业生产而言,采用各种先进的检测技术对生产全过程进行检查、监测,对确保安全生产,保证产品质量,提高产品合格率,降低能源和原材料消耗,提高企业的劳动生产率和经济效益是必不可少的。在军工生产和新型武器、装备研制过程中更离不开现代检测技术,对检测的需求更多,要求更高。在医疗领域,用各种先进的医疗检测仪器可大大提高疾病的检查、诊断速度和准确性,有利于争取时间,对症治疗,增加患者战胜疾病的机会。而食品检测技术的发展,让地沟油、三聚氰胺等不健康物质无所遁形。

中国有句古话:“工欲善其事,必先利其器”,用这句话来说明检测技术在我国现代化建设中的重要性是非常恰当的,今天我们所进行的“事”就是现代化建设大业,而“器”则是先进的检测手段。科学技术的进步、制造业和服务业的发展军队现代化建设的大量需求,促进了检测技术的发展,而先进的检测手段也可提高制造业、服务业的自动化、信息化水平和劳动生产率,促进科学研究和国防建设的进步,提高人民的生活水平。

从以上几点我们可以看出,现代检测技术具有非常好的发展前景。对个人来说,检测技术的发展会给我们提供非常好的就业机会和发展前景,尤其对我们测控技术与仪器这个专业的作用更大。对社会来说,检测技术促进了人类的发展和进步。

现代检测技术的发展几乎是与计算机技术同步、协调向前发展的,计算机技术是检测技术的核心,若脱离开计算机、软件、网络、通信发展的轨道,检测技术产业就不可能壮大。检测技术的发展主要包括传感器的发展、检测手段的发展、测量信号处理的发展。第一、传感器的发展:传感器的作用主要是获取信息,是信息技术的源头。主要发展方向是面向智能化传感器、多传感器、多功能化和高精度化及传感器的融合。第二、检测手段的发展:主要面向硬件功能软件化、集成模块化、参数整定与修改实时化、硬件平台通用化。第三、测量信号处理的发展:主要是面向信号处理芯片方向。这些都与我们专业息息相关,所以我们更要学好现代检测技术。

当然,现代检测技术也并不完美,它也有自己的缺点和局限性。在很多领域检测的误差还比较大,灵敏度和精确度还需要提高!同时,一些落后的、对人类健康有害的检测技术应该被更加智能化、人性化的检测技术所取代。

在以后的学习的生活中,现代检测技术对未来各行各业发展具有有很大作用。对我们以后的发展尤为重要,让我以后对检测技术更加的重视。也希望以后能从事这方面的工作并在这个行业做出自己的贡献。

第五篇:现代DSP技术及应用课程总结报告

电 子 信 息 学 院

现代DSP技术及应用

课程总结

业 班

级 学

号 学生姓名 指导教师 时 间 段 完成日期

xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx 摘要:本文是在学习信号处理与DSP应用课程的基础上,结合所学知识和课后查找资料,主要整理了DSP的基础知识和芯片的基本结构和特点、DSP集成开发环境CCS的工作原理、DSP系统的应用等方面的内容。

关键词:DSP 基础知识

基本结构和特点

工作原理

应用

一、DSP的相关知识

1.1、DSP的简介

DSP(Digital Signal Processing)又称的数字信号处理,它的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域,这通常通过模数转换器(A/D)实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域,这是通过数模转换器(D/A)实现的。

1.2、DSP的特征和分类

信号(signal)是信息的物理体现形式,或是传递信息的函数,而信息则是信号的具体内容。

模拟信号(analog signal):指时间连续、幅度连续的信号。

数字信号(digital signal):时间和幅度上都是离散(量化)的信号。

模拟信号处理缺点:难以做到高精度,受环境影响较大,可靠性差,且不灵活等。

数字系统的优点:体积小、功耗低、精度高、可靠性高、灵活性大、易于大规模集成、可进行二维与多维处理。

1.3、DSP芯片的基本结构和特点

[1] 为了快速地实现数字信号处理运算,DSP芯片一般都采用特殊的软硬件结构。以TMS320系列为例,其基本结构包括::(1)哈佛结构;(2)流水线操作;(3)专用的硬件乘法器;(4)特殊的DSP指令;(5)快速的指令周期。这些特点使得TMS320系列DSP芯片可以实现快速的DSP运算,并使大部分运算(例如乘法)能够在一个指令周期内完成。由于TMS320系列DSP芯片是软件可编程器件,因此具有通用微处理器具有的方便灵活的特点。

二、DSP集成开发环境CCS的工作原理

2.1 CCS概述

CCS提供了基本的代码生成工具,它们具有一系列的调试、分析能力。CCS支持如下所示的开发周期的所有阶段。

设计概念性规划编程和编译创建工程文件、编写源程序和配置文件调试语法检查、探测点设置和日志保存等分析实时调试、统计和跟踪

在使用本教程之前,必须完成下述工作:

 安装目标板和驱动软件。按照随目标板所提供的说明书安装。如果你正在用仿真器或目标板,其驱动软件已随目标板提供,你可以按产品的安装指南逐步安装。 安装CCS.遵循安装说明书安装。如果你已有CCS仿真器和TMS320c54X代码生成工具,但没有完整的CCS,你可以按第二章和第四章所述的步骤进行安装。 运行CCS安装程序SETUP.你可以按步骤执行第二章和第四章的实验。SETUP程序允许CCS使用为目标板所安装的驱动程序。

CCS包括如下各部分:  CCS代码生成工具:参见1.2节  CCS集成开发环境(IDE):参见1.3节  DSP/BIOS插件程序和API:参见1.4节  RTDX插件、主机接口和API:参见1.5节 CCS构成及接口见图1-1。

图1-1 CCS构成及接口

2.2 代码生成工具

代码生成工具奠定了CCS所提供的开发环境的基础。图1-2是一个典型的软件开发流程图,图中阴影部分表示通常的C语言开发途径,其它部分是为了强化开发过程而设置的附加功能。

图1-2 软件开发流程

图1-2描述的工具如下:  C编译器(C compiler)产生汇编语言源代码,其细节参见TMS320C54x最优化C编译器用户指南。 汇编器(assembler)把汇编语言源文件翻译成机器语言目标文件,机器语言格式为公用目标格式(COFF),其细节参见TMS320C54x汇编语言工具用户指南。 连接器(linker)把多个目标文件组合成单个可执行目标模块。它一边创建可执行模块,一边完成重定位以及决定外部参考。连接器的输入是可重定位的目标文件和目标库文件,有关连接器的细节参见TMS320C54x最优化C编译器用户指南和汇编语言工具用户指南。 归档器(archiver)允许你把一组文件收集到一个归档文件中。归档器也允许你通过删除、替换、提取或添加文件来调整库,其细节参见TMS320C54x汇编语言工具用户指南。 助记符到代数汇编语言转换公用程序(mnimonic_to_algebric assembly translator utility)把含有助记符指令的汇编语言源文件转换成含有代数指令的汇编语言源文件,其细节参见TMS320C54x汇编语言工具用户指南。 你可以利用建库程序(library_build utility)建立满足你自己要求的“运行支持库”,其细节参见TMS320C54x最优化C编译器用户指南。 运行支持库(run_time_support libraries)它包括C编译器所支持的ANSI标准运行支持函数、编译器公用程序函数、浮点运算函数和C编译器支持的I/O函数,其细节参见TMS320C54x最优化C编译器用户指南。 十六进制转换公用程序(hex conversion utility)它把COFF目标文件转换成TI-Tagged、ASCII-hex、Intel、Motorola-S、或 Tektronix 等目标格式,可以把转换好的文件下载到EPROM编程器中,其细节参见TMS320C54x汇编语言工具用户指南。 交叉引用列表器(cross_reference lister)它用目标文件产生参照列表文件,可显示符号及其定义,以及符号所在的源文件,其细节参见TMS320C54x汇编语言工具用户指南。 绝对列表器(absolute lister)它输入目标文件,输出.abs文件,通过汇编.abs文件可产生含有绝对地址的列表文件。如果没有绝对列表器,这些操作将需要冗长乏味的手工操作才能完成。2.3 CCS集成开发环境

CCS集成开发环境(IDE)允许编辑、编译和调试DSP目标程序。2.3.1 编辑源程序

CCS允许编辑C源程序和汇编语言源程序,你还可以在C语句后面显示汇编指令的方式来查看C源程序。

集成编辑环境支持下述功能:  用彩色加亮关键字、注释和字符串。 以圆括弧或大括弧标记C程序块,查找匹配块或下一个圆括弧或大括弧。 在一个或多个文件中查找和替代字符串,能够实现快速搜索。 取消和重复多个动作。 获得“上下文相关”的帮助。 用户定制的键盘命令分配。2.3.2创建应用程序

应用程序通过工程文件来创建。工程文件中包括C源程序、汇编源程序、目标文件、库文件、连接命令文件和包含文件。编译、汇编和连接文件时,可以分别指定它们的选项。在CCS中,可以选择完全编译或增量编译,可以编译单个文件,也可以扫描出工程文件的全部包含文件从属树,也可以利用传统的makefiles文件编译。2.3.3 调试应用程序

CCS提供下列调试功能:  设置可选择步数的断点  在断点处自动更新窗口  查看变量  观察和编辑存储器和寄存器  观察调用堆栈  对流向目标系统或从目标系统流出的数据采用探针工具观察,并收集存储器映象  绘制选定对象的信号曲线  估算执行统计数据  观察反汇编指令和C指令

CCS提供GEL语言,它允许开发者向CCS菜单中添加功能。2.4、开发一个简单的应用程序

使用hello world实例介绍在CCS中创建、调试和测试应用程序的基本步骤;介绍CCS的主要特点,为在CCS中深入开发DSP软件奠定基础。2.4.1 创建工程文件

在本章中,将建立一个新的应用程序,它采用标准库函数来显示一条hello world 消息。

1.如果CCS安装在c:ti中,则可在c:timyprojects建立文件夹hello1。(若将CCS安装在其它位置,则在相应位置创建文件夹hello1。)

2.将c:tic5400tutorialhello1中的所有文件拷贝到上述新文件夹。3.从Windows Start菜单中选择Programs→Code Composer Studio ‘C5400→CCStudio。(或者在桌面上双击Code Composer Studio图标。)

注:CCS设置 如果第一次启动CCS时出现错误信息,首先确认是否已经安装了CCS。如果利用目标板进行开发,而不是带有CD-ROM的仿真器,则可参看与目标板一起提供的文档以设置正确的I/O端口地址。4.选择菜单项Project→New。

5.在Save New Project As窗口中选择你所建立的工作文件夹并点击Open。键入myhello作为文件名并点击Save,CCS就创建了myhello.mak的工程文件,它存储你的工程设置,并且提供对工程所使用的各种文件的引用。

2.4.2 向工程添加文件

1.选择Project→Add Files to Project,选择hello.c并点击Open。

2.选择Project→Add Files to Project,在文件类型框中选择*.asm。选择vector.asm并点击Open。该文件包含了设置跳转到该程序的C入口点的RESET中断(c_int00)所需的汇编指令。(对于更复杂的程序,可在vector.asm定义附加的中断矢量,或者,可用3.1节上所说明的DSP/BIOS来自动定义所有的中断矢量)3.选择Project→Add Files to Project,在文件类型框中选择*.cmd。选择hello.cmd并点击Open,hello.cmd包含程序段到存储器的映射。4.选择Project→Add Files to Project,进入编译库文件夹(C:tic5400cgtoolslib)。在文件类型框中选择*.o*,*.lib。选择rts.lib并点击Open,该库文件对目标系统DSP提供运行支持。

5.点击紧挨着Project、Myhello.mak、Library和Source旁边的符号+展开Project表,它称之为Project View。

注:打开Project View 如果看不到Project View,则选择View→Project。如果这时选择过Bookmarks图标,仍看不到Project View,则只须再点击Project View底部的文件图标即可。6.注意包含文件还没有在Project View中出现。在工程的创建过程中,CCS扫描文件间的依赖关系时将自动找出包含文件,因此不必人工地向工程中添加包含文件。在工程建立之后,包含文件自动出现在Project View中。如果需要从工程中删除文件,则只需在Project View中的相应文件上点击鼠标右键,并从弹出菜单中选择Remove from project即可。在编译工程文件时,CCS按下述路径顺序搜索文件:  包含源文件的目录

 编译器和汇编器选项的Include Search Path中列出的目录(从左到右) 列在C54X_C_DIR(编译器)和C54X_A_DIR(汇编器)环境变量定义中的目录(从左到右)。

2.4.3 查看源代码

1.双击Project View中的文件hello.c,可在窗口的右半部看到源代码。

2.如想使窗口更大一些,以便能够即时地看到更多的源代码,你可以选择Option→Font使窗口具有更小的字型。

/* ======== hello.c ======== */ #include #include “hello.h” #define BUFSIZE 30 struct PARMS str = { 2934, 9432, 213, 9432, &str };/** ======== main ========**/ void main(){ #ifdef FILEIO int i;char scanStr[BUFSIZE];char fileStr[BUFSIZE];size_t readSize;FILE *fptr;#endif /* write a string to stdout */ puts(“hello world!n”);#ifdef FILEIO /* clear char arrays */ for(i = 0;i < BUFSIZE;i++){ scanStr[i] = 0 /* deliberate syntax error */ fileStr[i] = 0;} /* read a string from stdin */ scanf(“%s”, scanStr);/* open a file on the host and write char array */ fptr = fopen(“file.txt”, “w”);fprintf(fptr, “%s”, scanStr);fclose(fptr);/* open a file on the host and read char array */ fptr = fopen(“file.txt”, “r”);fseek(fptr, 0L, SEEK_SET);readSize = fread(fileStr, sizeof(char), BUFSIZE, fptr);printf(“Read a %d byte char array: %s n”, readSize, fileStr);fclose(fptr);#endif } 当没有定义FILEIO时,采用标准puts()函数显示一条hello world消息,它只是一个简单程序。当定义了FILEIO后(见2.5节),该程序给出一个输入提示,并将输入字符串存放到一个文件中,然后从文件中读出该字符串,并把它输出到标准输出设备上。2.4.4编译和运行程序

CCS会自动将你所作的改变保存到工程设置中。在完成上节之后,如果你退出了CCS,则通过重新启动CCS和点击Project→Open,即可返回到你刚才停止工作处。

注:重新设置目标系统DSP 如果第一次能够启动CCS,但接下来得到CCS不能初始化目标系统DSP的出错信息则可选择Debug→Reset DSP菜单项。若还不能解决上述问题,你可能需要运行你的目标板所提供的复位程序。1.2.3.4.为了编译和运行程序,要按照以下步骤进行操作:

点击工具栏按钮或选择Project→Rebuild All,CCS重新编译、汇编和连接工程中的所有文件,有关此过程的信息显示在窗口底部的信息框中。选择File→Load Program,选择刚重新编译过的程序myhello.out(它应该在c:timyprojectshello1文件夹中,除非你把CCS安装在别的地方)并点击Open。CCS把程序加载到目标系统DSP上,并打开Dis_Assembly窗口,该窗口显示反汇编指令。(注意,CCS还会自动打开窗口底部一个 标有Stdout的区域,该区域用以显示程序送往Stdout的输出。)

点击Dis_Assembly窗口中一条汇编指令(点击指令,而不是点击指令的地址或空白区域)。按F1键。CCS将搜索有关那条指令的帮助信息。这是一种获得关于不熟悉的汇编指令的帮助信息的好方法。点击工具栏按钮或选择Debug→Run。

工具栏有些部分可能被Build窗口隐藏起来,这取决于屏幕尺寸和设置。为了看到整个 注:屏幕尺寸和设置 工具栏,请在Build窗口中点击右键并取消Allow Docking选择。当运行程序时,可在Stdout窗口中看到hello world消息。

三、DSP的应用

广义来说,数字信号处理是研究用数字方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调以及快速算法的一门技术学科。但很多人认为:数字信号处理主要是研究有关数字滤波技术、离散变换快速算法和谱分析方法。随着数字电路与系统技术以及计算机技术的发展,数字信号处理技术也相应地得到发展,其应用领域十分广泛。自从DSP 芯片诞生以来, DSP 芯片得到了飞速的发展。DSP 芯片高速发展, 一方面得益于集成电路的发展, 另一方面也得益于巨大的市场。在短短的十多年时间, DSP 芯片已经在信号处理、通信、雷达等许多领域得到广泛的应用。目前, DSP 芯片的价格也越来越低, 性能价格比日益提高, 具有巨大的应用潜力。DSP 芯片的应用主要有:(1)信号处理, 如: 数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、相关运算、频谱分析、卷积等。(2)通信, 如: 调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、波形产生等。(3)语音, 如: 语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音储存等。(4)图像/ 图形, 如: 二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等。(5)军事, 如: 保密通信、雷达处理、声纳处理、导航等。(6)仪器仪表, 如: 频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等。(7)自动控制, 如: 引擎控制、深空、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制。(8)医疗, 如: 助听、超声设备、诊断工具、病人监护等。(9)家用电器, 如: 高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话/ 电视等。

3.1 数字滤波器

数字滤波器的实用型式很多,大略可分为有限冲激响应型和无限冲激响应型两类,可用硬件和软件两种方式实现。在硬件实现方式中,它由加法器、乘法器等单元所组成,这与电阻器、电感器和电容器所构成的模拟滤波器完全不同。数字信号处理系统很容易用数字集成电路制成,显示出体积小、稳定性高、可程控等优点。数字滤波器也可以用软件实现。软件实现方法是借助于通用数字计算机按滤波器的设计算法编出程序进行数字滤波计算。

3.2 快速傅里叶变换

1965年J.W.库利和T.W.图基首先提出离散傅里叶变换的快速算法,简称快速傅里叶变换,以FFT表示。自有了快速算法以后,离散傅里叶变换的运算次数大为减少,使数字信号处理的实现成为可能。快速傅里叶变换还可用来进行一系列有关的快速运算,如相关、褶积、功率谱等运算。快速傅里叶变换可做成专用设备,也可以通过软件实现。与快速傅里叶变换相似,其他形式的变换,如沃尔什变换、数论变换等也可有其快速算法。

3.3 谱分析

在频域中描述信号特性的一种分析方法,不仅可用于确定性信号,也可用于随机性信号。所谓确定性信号可用既定的时间函数来表示,它在任何时刻的值是确定的;随机信号则不具有这样的特性,它在某一时刻的值是随机的。因此,随机信号处理只能根据随机过程理论,利用统计方法来进行分析和处理,如经常利用均值、均方值、方差、相关函数、功率谱密度函数等统计量来描述随机过程的特征或随机信号的特性。

数字信号处理的应用领域十分广泛。就所获取信号的来源而言,有通信信号的处理,雷达信号的处理,遥感信号的处理,控制信号的处理,生物医学信号的处理,地球物理信号的处理,振动信号的处理等。若以所处理信号的特点来讲,又可分为语音信号处理,图像信号处理,一维信号处理和多维信号处理等。

3.4 处理系统

无论哪方面的应用,首先须经过信息的获取或数据的采集过程得到所需的原始信号,如果原始信号是连续信号,还须经过抽样过程使之成为离散信号,再经过模数转换得到能为数字计算机或处理器所接受的二进制数字信号。如果所收集到的数据已是离散数据,则只须经过模数转换即可得到二进制数码。数字信号处理器的功能是将从原始信号抽样转换得来的数字信号按照一定的要求,例如滤波的要求,加以适当的处理,即得到所需的数字输出信号。经过数模转换先将数字输出信号转换为离散信号,再经过保持电路将离散信号连接起来成为模拟输出信号,这样的处理系统适用于各种数字信号处理的应用,只不过专用处理器或所用软件有所不同而已。

3.5 语音信号处理

语音信号处理是信号处理中的重要分支之一。它包括的主要方面有:语音的识别,语言的理解,语音的合成,语音的增强,语音的数据压缩等。各种应用均有其特殊问题。语音识别是将待识别的语音信号的特征参数即时地提取出来,与已知的语音样本进行匹配,从而判定出待识别语音信号的音素属性。关于语音识别方法,有统计模式语音识别,结构和语句模式语音识别,利用这些方法可以得到共振峰频率、音调、嗓音、噪声等重要参数,语音理解是人和计算机用自然语言对话的理论和技术基础。语音合成的主要目的是使计算机能够讲话。为此,首先需要研究清楚在发音时语音特征参数随时间的变化规律,然后利用适当的方法模拟发音的过程,合成为语言。其他有关语言处理问题也各有其特点。语音信号处理是发展智能计算机和智能机器人的基础,是制造声码器的依据。语音信号处理是迅速发展中的一项信号处理技术。

3.6 图像信号处理

图像信号处理的应用已渗透到各个科学技术领域。譬如,图像处理技术可用于研究粒子的运动轨迹、生物细胞的结构、地貌的状态、气象云图的分析、宇宙星体的构成等。在图像处理的实际应用中,获得较大成果的有遥感图像处理技术、断层成像技术、计算机视觉技术和景物分析技术等。根据图像信号处理的应用特点,处理技术大体可分为图像增强、恢复、分割、识别、编码和重建等几个方面。这些处理技术各具特点,且正在迅速发展中。

3.7 振动信号处理

机械振动信号的分析与处理技术已应用于汽车、飞机、船只、机械设备、房屋建筑、水坝设计等方面的研究和生产中。振动信号处理的基本原理是在测试体上加一激振力,做为输入信号。在测量点上监测输出信号。输出信号与输入信号之比称为由测试体所构成的系统的传递函数(或称转移函数)。根据得到的传递函数进行所谓模态参数识别,从而计算出系统的模态刚度、模态阻尼等主要参数。这样就建立起系统的数学模型。进而可以做出结构的动态优化设计。这些工作均可利用数字处理器来进行。这种分析和处理方法一般称为模态分析。实质上它就是信号处理在振动工程中所采用的一种特殊方法。

3.8 地球物理信号处理

为了勘探地下深处所储藏的石油和天然气以及其他矿藏,通常采用地震勘探方法来探测地层结构和岩性。这种方法的基本原理是在一选定的地点施加人为的激震,如用爆炸方法产生一振动波向地下传播,遇到地层分界面即产生反射波,在距离振源一定远的地方放置一列感受器,接收到达地面的反射波的延迟时间和强度来判断地层的深度和结构。感受器所接收到的地震记录是比较复杂的,需要处理才能进行地质解释。处理的方法很多,有反褶积法,同态滤波法等,这是一个尚在努力研究的问题。3.9 生物医学信号处理

信号处理在生物医学方面主要是用来辅助生物医学基础理论的研究和用于诊断检查和监护。例如,用于细胞学、脑神经学、心血管学、遗传学等方面的基础理论研究。人的脑神经系统由约 100亿个神经细胞所组成,是一个十分复杂而庞大的信息处理系统。在这个处理系统中,信息的传输与处理是并列进行的,并具有特殊的功能,即使系统的某一部分发生障碍,其他部分仍能工作,这是计算机所做不到的。因此,关于人脑的信息处理模型的研究就成为基础理论研究的重要课题。此外,神经细胞模型的研究,染色体功能的研究等等,都可借助于信号处理的原理和技术来进行。

数字信号处理在其他方面还有多种用途,如雷达信号处理、地学信号处理等,它们虽各有其特殊要求,但所利用的基本技术大致相同。在这些方面,数字信号处理技术起着主要的作用。

3.10 DSP在车用燃料电池发动机控制器中的应用

系统结构及组成

该控制器的研制使用全新的设计思路,对外部输入及输出信号采用电隔离技术,摒弃外购工控模块的思想,利用D S P 技术,根据实际测控要求,自主开发核, OMCU模板。使原来的5 ~ 6个测控模板,减至为2 个。发动机控制器主要由信号调理板、D S P 主板构成。系统组成参见图4.1.1。

信号调理板将9

1、电路传来的各种信号进行汇总、隔离、转换成为统一的标准信号,传送给D S P 主板;再将D S P 主板发出的信号隔离、转换、调制成的各种控制信号,传送给发动机所需被控的各执行部件。

D S P 主板则将被调制好的各种信号直接进行收集、分析、判断、处理,再通过各种电路模块形成相应的控制信号,然后发送给信号调理板。经过信号调理输出,控制发动机上的各个执行部件,从而达到调整发动机工作状态的目的。

系统工作原理

车用电系统测控是将由压力传感器、温度传感器、氢气传感器、转速变送单元所传来的相关组部件的工作状态以相对统一的电信号输入至发动机核心控制器,由控制器进行信号调理、A /D 转换、判断、处理,再输出不同形式的信号,控制继电器、调节阀、电磁阀,从而达到控制发动机系统工作状态的目的。

D S P 主板

核心D S P 主板主要由C P U 电路、C A N 接口电路、数字输入/输出、继电器控制电路、模拟D /A 输出、模拟A /D 输入、R S 4 8 5 通信接口电路、J T A G 仿真器接口电路、调节阀电机隔离控制输出电路、电平转换电路、复位电路、电源供电电路1 2 部分组成。其原理框图参见图4.1.2

4、结束语

随着科学技术的发展,DSP的应用必将越来越广泛,对社会的进步将起到尤为重要的作用。短短一个学期的课程,并不能让我们完全掌握所有知识,但它激发了我们学习DSP的兴趣。只有我们在课后主动的花更多的时间去学习,才能更好的学好它,并将所学到的知识与实际结合起来,才能发挥DSP的强大功能。

参考文献 [1] 百度文库

[2] DSP入门教程//网络资源

[3] DSP原理及应用报告//网络资源

[4] 韦哲, 程自峰.DSP技术在医学仪器中的应用.医疗装备2005第7期.2005-05 – 30 [5] 黄晓勤,严松.DSP在车用燃料电池发动机控制器中的应用.电气时代.2008年第10期 [6] 潘言全.DSP 在异步电动机控制中的应用.中国水运.第08卷 第6期.2008 年6月

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