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基于单处理器的信号采集处理系统的设计与实现.pdf

第7卷 第4期 柳州职业技术学院学报 Vo1.7 No.4 2007年 l2月 JOURNAL OF HUZHOU VOCA~ONAL& TECHNICAL COLLEGE Dec.2007 基于单处理器的信号采集处理系统的设计与实现 谢立新,蒋文胜,彭远强 (柳州职业技术学院,广西 柳州 545006) 摘 要:本文首先介绍信号采集与处理系统的主要功能和技术难点,然后重点分析在遥测、探测系统 中,信号采集与处理系统的具体工作原理和性能指标要求。指出系统设计中应该遵循的设计原则,然后分 析对比三种不同的实现方法,并最终选择一种综合的实现方法。最后以具体设计指标为目标.提出了一种 基于单处理器的信号采集与处理系统的具体实现方案,文中给出了系统的总体结构和性能分析 关键词:信号采集;信号处理:检测:性能分析:设计原则 中图分类号:TP29 文献标识码:A 文章编号:1671—1084(2007)04—0079—04 一 、 前言 随着单片机技术的发展,尤其是数字处理芯片DSP技术的迅猛发展和广泛应用,使得基于微处理器 或者DSP的信号处理系统得到极大的推动。这不仅得益于处理芯片强大的运算能力和处理能力,还于这 一 系列的芯片内部资源越来越丰富有关。现在在微处理器芯片中普遍都含有A/D转换模块、电压比较模 块等等。但是,与此同时,也必须意识到当前人们对信号处理的精度在不断提高。而且,很多时候,为 了提高信号的准确度和可靠性,往往采用多个信号输入端,从多个途径,不同方法采集多组数据.这样 必然带来输入的数据呈现指数级的增长,给处理芯片的处理能力提出严峻的挑战。为此。在设计可靠、 高效的处理系统时,还需要通过合理设计实现算法、规划内部资源划分、设计恰当的电路结构。才有可 能达到最佳的设计效果。为此本文深入研究了基于单处理器的信号采集与处理模块的设计与实现方法。 二、信号采集与处理系统工作原理 信号采集与处理模块是高速遥测技术、模拟数字转换系统中的核心模块。在大量的遥测系统中,其 工作时由信号发射部分发出探测信号,然后将探头部分把单极和偶极发射器与8个阵列接收器结合在一 起,其接收器是8个电子结构与地震检波器类似的阵列接收器,用于单极和偶极信号的接收。下面将简要 介绍探测探头的基本组成结构。 信号探头包括发射器部分、接收器部分和隔离体。发射器部分包括一个单极压电陶瓷换能器和两个 相互垂直相距6英寸的偶极电动换能器 (上偶极发射器和下偶极发射器)。发射器电子线路。包括功率放 大器和能够根据程控波形驱动两个交叉偶极和一个单极发射器的转换开关线路。 接收器部分包括8个接收器组,每组有两对接收器。一对同上偶极发射器在~条直线上,用于接收上 偶极信号;另一对同下偶极发射器在一条直线上,用于接收下偶极信号。当单极信号源工作时。将每个 接收器组的4个检波器的输出结果求和得出单极等效信号 接收器电子线路处理来自间隔6英寸的8个测 点上的32个接收器信号,对他们进行多路传输、滤波、放大,并将其分配到8条并行的信号通路上。 【收稿日期】2007—09~27 【作者简介】谢立新 (1966一),男,壮族,广西柳城县人,柳州职业技术学院讲师,主要研究方向:电子检测、信号处理技 术及制冷设备控制技术;蒋文胜 (1968-),男,重庚市人,柳州职业技术学院实验师,主要研究方向:信号处 理技术及中央空调设备控制技术;彭远强 (1972一),男,广西灵山县人,柳州职业技术学院讲师,主要研究方 向:自动化控制技术。 柳州职业技术学院学报 2007年12月 隔离体部分位于发射器部分和接收器部分之间,是多节合瓣组成的 “脊椎”结构,它能在整个 频率范围内有效的隔离信号能量,使得仪器能在时差很大的软地层中进行慢度测量。另一方面,隔 离体的挠性设计允许将仪器下到信号干扰比较严重的环境中使用。 此探头中.信号接收与处理系统工作原理是:偶极子数字阵列探测仪在主控系统的命令下,控制发 射器发射探测波,同时开始采集接收器阵列接收到的信号,然后对这些信号进行数字化和其它的处理, 将处理后的

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