基于DSP低频信号处理系统研究与设计.pdf

摘要信息的获取与处理已经成为现代信息技术领域的核心,对社会发展、科技进步起着重要的作用。信号的相位差是现代社会应用中重要的测试参数,相位差的测量是电气测量的一项基本内容,其含义为测量两个同频率周期信号的相位差值。例如根据原声和回声信号的相位差可以测量两物体之间的距离、障碍物形状和温度等。因此,相位差参数能否准确的测量在很大程度上决定了实际测量参数嗬搿⑿巫吹的精度。论文简述了信号相位差测量技术的发展以及国内外研究现状,介绍了当前存在的相位差测量的方法,分析了各种测量方法的特点和存在的不足,从而以数字信号处理器为核心的处理平台,实现了一种基于南喙胤治龇ú饬肯位差的方法。采用牟饬浚艽笠徊糠钟萌砑媪舜车挠布饬浚样不仅消除了分离器件之间信号传递的干扰和不可靠性,而且节省了测量系统的成本。同时,软件代替硬件之后使系统不受温度和时间等因素的影响,具有测量准确,抗干扰能力强和响应速度快等特点。为使系统在软件和硬件两个方面更加完善,论文根据墓δ芴氐闵杓了适合低频信号的数据采集和数据通信电路,以充分发挥挠攀疲岣呦统性能;探讨了相关分析算法测量信号相位差的特点以及数据处理影响,设计了合适的算法并通过程序实现;分析了低频信号采样的实时性要求,优化了系统的算法程序设计;充分考虑到可能出现的意外情况,增加了系统排除错误的能力。系统提供了串口通信接口,使其可以与上位机进行数据的交换。.论文最后对信号处理系统进行了整体的调试,并对结果进行了分析,提出了进一步的改善措施,以获得更好的测量效果。关键词:相位差,相关分析,
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签名:牲导师签名:独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
第滦髀课题的背景及意义国内外研究现状材料损耗角的确定等掣!,相位差的测量是电气测量的一项基本内容,其含义为两个同频率周期信号的相位差值【。在实际工作中我们可以根据原声和回声信号的相位差测量两物体之间的距离、障碍物形状和温度等。此外,同频率正弦信号的相位差测量在工业自动化、智能控制及通讯电子等许多领域都有着广泛的应用,如电工领域中的电机功角测试,介质犹为重要。以前主要是通过分离器件来实现相位差的测量,但容易受电路的温漂、噪声和干扰的影响。近年来,随着专用数字信号处理器姆⒄梗涞テ硭俣炔欢咸高和并行计算能力不断加强,从而使得许多运算规模庞大,以前难以实时实现的信号处理算法得以应用,从而将数字信号处理技术不断地向前推进。因而研究新型高速挠τ眉际醵蕴岣哒鍪中藕糯硐低车男苡凶胖匾R在当前的测试系统中,越来越多的传统方法被数字化的测量方法所取代。与传统的方法比,数字化测量的优点在于硬件成本低、适应性强、对于不同的测量对象只需改变程序的算法,且精度一般优于模拟式测量,但碍于软件算法的复杂度,效果不是很理想。例如我们研究的利用相关分析算法测量相位差时就需要处理大量的浮点型数据,而且要求将模拟信号转换为数字信号后能够较快的实现算法。因而基于男藕畔喙匦苑治鍪俏颐堑氖籽传统的测量相位差的方法很多,有示波器测量法,将相位差转化为时间间通常的测量方法是对两个输入信号进行调理,应用过零检测的方发使其变义。隔法,电压测量法等。武汉理工大学硕士学位论文.
越性,它具有测量准确,抗干扰能力强和响应速度快等特剧俊砥鞯姆⒄换成两个方波,然后对这两个方波进行比较得到鉴相脉冲,即相位差脉宽。再由鉴相脉冲来控制计数器的开停,即用高频时钟脉冲去填充两个信号的相位差,从而实现相位差的测量【俊】。而计数电路计数是以时钟信号的上升沿为触发信号的,所以由这种方法测得△诘氖敝勇龀甯鍪齆,仅仅反映了△谒氖钟脉冲上升沿的个数,也就无法准确的反映鉴相脉宽△丁。这是由计数方法本身所带来的误差,在相位差测量中是无法避免的。当相位差脉宽远远大于用于计数的高频时钟脉冲周期时,这个误差完全可以忽略不计。在实际的测量电路中,由于受限于电子元器件物理特性的影响,前端的信号调理电路和过零检测电路势必会带来方波信号相对于输入信