31278字论文范文讨论了多通道数据采集软件的高精度抗干扰问题。
论文类型：论文范文
论文字数：31278字
论点：信号,通道,采集
论文概述：
本课题主要针对目前常用的采编单元在数据读取及应用范围有局限性等方面的问题和不足，在对成熟技术学习和继承的基础上，进行改进和提高，在数据采集过程中探讨了高速数据采集系统的设
论文正文：
第一章导言
对于多信道捕获，信道间干扰已经成为一个主要问题。如果不同的信号被多个信道收集，信道之间是否会发生串扰，特别是当某个信道的信号突然改变时，对设备上的一个或下一个信道收集的信号是否有干扰。因此，本实验的测试方法是向第一通道输入固定值，并在第一通道中输入从小到大变化的信号值，观察第一通道信号的抖动幅度，并观察收集的数据和输入固定值之间的偏差。根据许多测试，无论第二通道的数据如何变化，第一通道收集的数据都保持在固定值附近，基本上保持输入固定值不变，误差是允许的误差。经过多次测量，测量结果基本相同。这表明数据采集系统的设计过程符合要求，能够实现多通道数据采集，通道间基本不存在干扰。验证上述问题后，对采集系统进行全面测试，所有通道均与测试信号相连。每个通道连接不同的信号输入值，外部输入信号在采集过程中不规则变化。在相同的输入下，信道采集值基本稳定在大约信号输入值。当信号输入值改变时，采集数据值也随之改变，实时性稳定，精度高。在PC机采集接口的设计中，峰峰值差、平均值、平均噪声、峰峰值噪声、均方噪声、峰峰值分辨率、均方分辨率等。根据第2.2.4节中涉及的方法计算每个通道采集的数据。对其进行了相应的参数设置，并利用软件中的具体分析功能，分析了采集板在采集过程中的采集精度，从而研究了哪些因素影响数据采集的精度。本文主要观察不确定性。采样率对不确定性的影响，设置信号源输出2的电压信号。OOV。在相同的其他条件下，仅改变采样率(分别将采样率设置为20 Hz和110 Hz)并分析收集的采集结果。数字滤波器是数字信号处理技术的一个重要分支。它用于从各种信号中提取所需的信号，并抑制不需要的干扰和噪声信号。数字滤波器的本质是利用有限精度算法实现离散时间线性时不变系统，并对信号进行滤波。数字滤波器最基本的功能是频谱整形或频率选择功能，即让信号中的一些频率成分通过，同时防止其他频率成分通过。因此，该滤波器通常被称为频率选择滤波器。线性时不变(LTI)滤波器是数字滤波器中最常见的。线性时，不变量与其输入信号相互作用，并经历线性卷积过程。线性卷积过程定义如下，其中f是数字滤波器的脉冲响应，x是输入信号，y是卷积输出。根据单位脉冲响应的时间特性，数字滤波器可以分为有限脉冲响应滤波器和无限脉冲响应滤波器。FIR滤波器由有限数量的样本组成，每次使用有限数量的卷积。然而，IIR滤波器需要执行无限数量的卷积。数字滤波器的实现可以是由数字硬件组装完成滤波计算功能的专用设备，也可以是由计算机完成的一套计算程序。与IIR滤波器相比，FIR滤波器计算更简单、更稳定、更实用。直接的计算机规范和算法用于分析。主要缺点是在数据处理中需要许多系数来近似预期的响应。在整个数据采集系统中，电路板中各部件的布局、各信号线和电源线都会对其产生一定的影响。因此，基于缩短传输信号线长度和尽可能避免高频信号和电磁信号干扰的原则进行合理的电路板设计，对提高整个系统的性能具有不可替代的作用。在电路板的印刷电路板布局布线过程中，应严格遵守布局布线规则，模拟部分和数字部分应尽可能分开，去耦电容应尽可能并联在靠近器件的VCC端。设计过程中应着重考虑系统的抗干扰问题。具体而言，设计印刷电路板中元件的布局和布线要求系统从以下方面防止电磁干扰。
(1)在电路板布局过程中，元件位置的布置非常重要。应仔细考虑部件对整个系统的抗电磁干扰。布局要求模拟信号、数字信号和大电流开关合理分离，以减少三者之间的信号耦合，并尽可能缩短元件之间的引线，从而达到降低电磁干扰的性能。
(2)在数据采集系统中，最严重的干扰通常是由电源引起的。系统电源电路的合理设计将使电源引入的干扰噪声最小化。在数据采集中，信号分为信号和数字信号。两种不同的信号应该分开排列。模拟电源、模拟接地和数字电源应在电路板装置上进行数字区分，以避免两个信号之间的干扰。在供电过程中，系统不仅向系统供电，还将来自电力线的噪声信号带到系统中。一些控制线路易斯，例如控制电路中的一些断线和复位线，受到外部噪声的干扰。这些控制线之间的间距需要适当增加，以防止数据之间的串扰。尽可能避免电路板中共模电流的产生及其流向电路板内部。
3系统硬件电路设计.....................................................................................................20
3.1电源模块设计.........................................................................................................................20
3.2通信模块设计.........................................................................................................................22
3.3多通道采集控制模块设计.....................................................................................................24
3.4硬件抗干扰和高精度设计.....................................................................................................27
4基于现场可编程门阵列的FIR数字滤波器设计.......................................................................30
4.1 FIR数字滤波器基础..............................................................................................................30
4.2 FIR数字滤波器设计..............................................................................................................34
4.3基于分布式算法的FIR滤波器的实现....................................................................37
5系统调试过程及实验结果......................................................................................41
5.1系统调试概述.........................................................................................................................41
5.2系统硬件和软件调试..............................................................................................................42
5.3测量效果和精度分析..............................................................................................................43
5.4不确定性分析.........................................................................................................................44
5.4.1采样率对不确定度的影响....................................................................................44
5.4.2滤波算法对精度的影响...............................................................................................45
摘要
本文主要研究在多通道数据采集过程中如何提高系统的精度和抗干扰能力。在整个系统设计过程中，查阅了大量相关文献，分析了本研究课题的背景和意义，介绍了国内外的研究现状，了解了数据采集系统的设计原理，结合电磁兼容技术完成了多路数据采集、电源和通信模块的电路设计。测试和分析整个采集系统的硬件电路，分析和提高多路数据采集、电源和通信模块的数据采集精度和抗干扰能力。本课题研究并设计了数据采集系统中的多项关键技术，研究结果如下:
(1)将电磁兼容技术与印刷电路板设计相结合，降低硬件对系统精度和抗干扰能力的影响；
(2)采用一系列软件措施减少系统中的干扰信号，提高系统的采集精度；
(3)设计了一种基于FPGA的FIR数字滤波器。
(4)在测试过程中，对抗干扰、数据采集精度和一些不确定性进行了详细分析，以提高精度。
由于时间有限以及个人对相关理论和专业的了解有限，虽然在一定程度上满足了设计要求，但仍有一些不足之处需要改进:
(1)修改上位机软件，使其智能化，例如，在软件中增加多过滤算法等模块；
(2)细化功能模块，更严格地消除系统中的干扰信号；
(3)可以进一步提高数据采集系统的精度。
参考
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