基于軟件的拓寬數(shù)據(jù)采集儀動(dòng)態(tài)范圍的應(yīng)用.pdf

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1、基于軟件的拓寬數(shù)據(jù)采集儀動(dòng)態(tài)范圍的應(yīng)用何先龍。等ApplicatiOnOftheSoftwareMethodtOBrOadentheDynamicRangeOfDataACqUisitionInStrUment伺先龍1趙主殄2揚(yáng)學(xué)山1(中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所1．黑龍江哈爾濱150080；防災(zāi)科技學(xué)院2，河北三河065201)摘要：高采樣率和寬動(dòng)態(tài)范同是提高數(shù)據(jù)采集儀性能的關(guān)鍵指標(biāo)。對(duì)拓寬采集儀的動(dòng)態(tài)范圍的方法進(jìn)行了研究，提出了基于虛擬多核數(shù)據(jù)采集技術(shù)來(lái)拓寬低位A／D芯片的動(dòng)態(tài)范圍的方法。此方法通過(guò)軟件對(duì)A／D轉(zhuǎn)換的

2、數(shù)據(jù)進(jìn)行多次重采樣，間接提高了采集儀的動(dòng)態(tài)范圍?；诖朔椒ê?6位A／D芯片開(kāi)發(fā)出了虛擬3核數(shù)據(jù)采集儀。測(cè)試結(jié)果表明此采集儀具有高采樣率和寬動(dòng)態(tài)范圍的性能，可用于實(shí)際測(cè)試。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集儀動(dòng)態(tài)范圍采樣率多重采樣虛擬多核A／D芯片中圖分類號(hào)：7r他74文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AAbstr即t：HighsampIingmte明dwidedyn姍icmgea陀thekeyindex∞inimpmvingtlIepe而m蛐ceofda衄acqIIisitionin8tmment．，rhemethod8tobmadenthedyn繃ic

3、mngeofdataacquisitioninstnlmenta他陀弛arched．a(chǎn)nd山emetlIodba∞donvirtualmulti—coredataacquisitionlechnologytobmadentlledyn蛐ic瑚geoflowA／Dchjpispmpo∞d．Softw8reisu孵dintllismethodtomultis帥plingtlledataconvenedbyA／D-鋤dtoindirectlyinc他8∞t．IedynamicmrIgeoftllein8tnImem．Vin

4、uaJ3-coredataacquisitioni珊tmmenti8developedhlsed∞t}Ii8methodand16bitA／Dchip．111etest弛sult8showthattlIenewin8tmmentfeatu陀BhigII陽(yáng)mplingrate蚰d譏dedy眥IIlicmnge-andisfe酗ibIeinpracticaIteg惱．Keywords：D砒eacqui8itioni∞tnlmentD)rn啪icmngeS姍pIingr砒eMultisamplingVirtualmulti

5、．co陀A／Dchip。，。一大量硬件器件，使采集儀的噪聲變大¨¨。對(duì)此，本文““結(jié)合虛擬數(shù)據(jù)采集技術(shù)和多核數(shù)據(jù)采集技術(shù)，提出一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采種通過(guò)軟件來(lái)間接提高采集儀動(dòng)態(tài)范圍的新方法。相集、分析、存儲(chǔ)和顯示等?。由于被測(cè)信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍比通過(guò)硬件來(lái)提高采集儀動(dòng)態(tài)范圍的方法，軟件改變大舊1，如汶川地震所產(chǎn)生的最大加速度量大于29(g更方便且不會(huì)增加儀器噪聲。為重力加速度)po，因此要求數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有足夠大的動(dòng)態(tài)范圍h引。在工程實(shí)際測(cè)試中，經(jīng)常遇到被1軟件重采樣公式推導(dǎo)測(cè)信號(hào)幅值變化大，且在頻

6、率上變化也大的情況№。71。虛擬多核數(shù)據(jù)采集技術(shù)的基本思路是通過(guò)軟件來(lái)因此，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)既要有較大的動(dòng)態(tài)范圍，也要有較提高采集系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，其單通道數(shù)據(jù)采集流程如高的采樣率舊1，但是現(xiàn)實(shí)中這兩個(gè)參數(shù)往往是矛盾的。園I昕呆基于軟件的拓寬數(shù)據(jù)采集儀動(dòng)態(tài)范圍的應(yīng)用何先龍，等基于虛擬多核數(shù)據(jù)采集技術(shù)開(kāi)發(fā)的采集儀的各通道如圖l所示。其放大倍數(shù)固定不變，通過(guò)軟件，基于一定的原則來(lái)合理篩選有效數(shù)據(jù)，然后對(duì)篩選出的數(shù)字量進(jìn)行第2次采集。假設(shè)A／D為16位，連續(xù)3通道掃描采樣周期為0．02s，掃描時(shí)間長(zhǎng)度為78s，輸入量程為一9．8

7、～9．8V?？紤]到儀器噪聲，可假設(shè)其l通道有效分辨率為5mV、2通道(放大100倍)為10mV、3通道(放大1000倍)為20mV。令輸入信號(hào)為X(t)，把A／D等電路的噪聲折回到A／D轉(zhuǎn)換前，則可令第l、2、3通道的噪聲信號(hào)分別為，ll、n2、，13，則，ll(n2

8、有：yj={口I，口2，口3，口4，n5，?，8。，?，n3啪}(2)式中：n<39000令l、2、3通道對(duì)應(yīng)的數(shù)字量序列分別為yl、y2、L，則有：[y。y2y3]=口2口5口38孵口3‰口39∞把y，。、l，’：、y7，按照A／D轉(zhuǎn)換的先后順序合并成一個(gè)新的矩陣，即：y’=)，lfl兒f2y。f。(5)式中：￡。為數(shù)據(jù)y。轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間；