高频差分采样技术在CCD信号处理中的实现

现在CCD相机已经在很多领域取得了广泛地应用,针对高频CCD模拟视频信号保持时间较短,采样信号速率不高等问题,提出了一种高精度可调、高频差分采样技术。首先,详细阐述了高频模拟视频信号的特性及信号处理中的难点;其次,分析了传统CCD信号处理方法中采样速率不高的原因,在模拟视频输入和采样方式等方面提出了新的改进方法;然后,给出了高精度可调与高频差分采样方法的具体实施,并进行了测试验证;最后,提出了CCD信号处理相关的噪声抑制方法,并对CCD的信噪比性能进行了细致的测试。实验结果表明:改进的CCD信号处理方法使最大采样速率达到80Msps,比传统方法提高了1倍,最小采样精度可以达到0.5ns,而且在最到采样速率下测得的信噪比仍可以达到41.2dB,经过改进的高精度可调与高频差分采样技术提高了CCD图像信噪比,完全满足高频CCD信号处理的应用需求。

CSAMT三维交错采样有限差分数值模拟

系统分析大地电磁三维交错采样有限差分算法的基础上,根据可控源音频大地电磁场特征,采用将总场分解为一次场和二次场计算,一次场利用快速汉克尔变换,二次场利用数值模拟的思路.从CSAMT满足的麦克斯韦方程组积分形式出发,利用交错采样有限差分算法推导了电场和磁场的离散关系式,提出了简洁的边界条件和合理的剖分方案,所实现的CSAMT三维正演算法具有迭代速度快、收敛稳定、计算精度高等特点.通过均匀半空间和三维低阻体两个理论模型的计算结果检验了算法的正确性和计算精度,为CSAMT三维反演奠定了基础.

大地电磁法三维交错采样有限差分数值模拟

系统地论述了大地电磁三维交错采样有限差分数值模拟算法实现过程中交错网格剖分、积分公式离散化、边界条件、方程组求解、三维张量阻抗的计算等内容 .由于提出了简洁的边界条件 ,采用了解大型系数矩阵方程组的双共轭梯度稳定解法 ,所实现的三维交错采样有限差分数值模拟算法具有迭代收敛稳定、计算精度高、速度快等特点 .通过两个理论模型的计算结果检验了算法的正确性和计算精度 .所实现的三维交错采样有限差分数值模拟算法为研究三维反演问题奠定了基础 .

基于可编程量子电压的量测应用及误差分析

为提高量子电压精密测量技术在电力系统的适用性,开展了基于可编程量子电压的量测应用及误差研究,首先,研究了基于可编程约瑟夫森量子电压的量子标准A/D方案,理论推导了量子标准A/D的误差模型,仿真分析了量子标准A/D的参数优化设计原则;然后,提出自适应量子差分采样控制方法,基于离散傅立叶变换(discrete Fourier transform,DFT)推导了实现最优差分采样的量子电压幅值和相位理论计算式;最后,提出基于可编程约瑟夫森量子电压的电子式互感器校验仪溯源方法,并开展了仿真及硬件试验验证。试验结果表明:量子标准A/D测量的不确定度达到10-6量级,自适应差分采样控制方法能够快速实现量子电压幅值和相位的精准控制,该文提出的校验仪溯源方法的测量不确定度水平相比传统溯源方法提升了5倍。研究成果可为电力系统的量子化量测应用及溯源提供参考。

基于降采样差分检波的伪码信号分段相关-视频积累方法研究

降采样差分检波是一种新提出的非相干检波方法。论文分析了载波多普勒下基于降采样差分检波的伪码信号分段相关-视频积累检测方法,从数学上严格推导了该方法的统计性能,给出了虚警概率的解析表达式和检测概率的计算方法,并推导了该方法的处理损耗公式。采用最大处理损耗最小化准则,分析了总积累时间给定和检测性能指标给定两种情况下最优中频积累时间的计算方法和变化规律。研究结果可用于指导扩频通信和导航系统接收机的设计。

一种全差分双通道采样保持的流水线操作AD变换器

介绍了一种基于双通道采样保持电路的流水线操作 AD变换器。设计结合了并行流水线转换电路的思想 ,从而能够有效提高转换速率 ,但是较之并行流水线结构 ,使用的运放较少 ,功耗低 ,而且可以避免并行结构可能存在的匹配问题。这个电路采用 0 .3 5 μm CMOS工艺实现 ,在 Cadence Spectre S环境下通过仿真验证 ,转换速率 40 MS/s时 ,能达到 1

基于ARM的双路差分同步采样电路设计与实现

随着科学技术的快速发展,FMCW雷达应用非常广泛,雷达系统对差频信号精确采集决定着测距的精度。为实现对宽带高频信号的精确采样,基于ARM单片机设计了一种双路差分同步采样电路系统。该系统不仅可以实现普通数据采样功能,还可以实现多通道、高精度、高采样率的差分同步采样功能。系统以ARM单片机为主控芯片,使用ARM内部ADC模块对雷达系统中频回波信号进行IQ双路采集,采集的数据通过DMA高速传输,距离信息通过RS232串口与外部PC通信并实时显示出来。实验分析表明:该系统能够实现5 MHz高精度多通道差分同步采样,对FMCW雷达系统中频信号差分采样,并能够适当地进行信号处理,具有体积小、通用性强等优点。

基于非采样高斯差分金字塔的多尺度融合边缘检测

针对传统边缘检测算法抗噪性差、边缘连续度低、细节边缘冗余,对运动目标检测应用领域的适用性差等缺点,基于图像多尺度的思想,结合小尺度图像边缘信息准确,大尺度图像抗噪性强、边缘冗余度低的优点,提出一种基于非采样高斯差分金字塔的多尺度融合边缘检测算法。算法首先对图像进行非采样高斯金字塔分解得到多尺度图像,同时在分解过程实现基于高斯差分算子的边缘检测,得到多尺度边缘图像。最后采用多尺度图像边缘融合策略实现多尺度边缘融合。通过实验对算法的有效性进行验证:通过对边缘融合结果进行Abdou-Pratt品质因数分析,表明该算法抗噪性强,边缘定位准确;连续度分析结果表明该算法在降低边缘冗余度的同时保留了主要边缘,且边缘连续度较高;车辆检测实验结果表明基于该算法得到的车辆检测结果准确度较高。

基于STM32的降压型高性能直流稳压电源设计

在电子电路设计、测试和调试过程中,需要使用直流稳压电源提供稳定的电压和电流输出,确保试验设备稳定运行,获得准确可靠的测试结果。为此,设计了一种基于同步整流Buck电路的高精度、高效率、宽输出的程控直流稳压电源,该电源选用数字电源型控制器STM32F334作为MCU,信号调理电路采用差分放大电路设计,并对采样参数进行线性校正,在控制环路中引入PID控制算法,进一步提高电源的输出精度和动态性能。同时,该电源具备短路、过压、过流、过温保护功能。通过测试验证,该直流稳压电源设计可实现0~48 V宽电压输出,输出纹波小于50 m V,转换效率达94%,最大输出功率达450 W,保护功能完备,有效提高了程控直流稳压电源的输出精度、转换效率、输出范围、可靠性和安全性。

大地电磁三维交错网格有限差分数值模拟的并行计算研究

为了更有效的提高大地电磁三维正演的计算速度,引入了并行处理技术.大地电磁三维交错网格有限差分数值模拟是按照不同频率来计算的,各频率之间求取电磁场值的过程是相互独立的.根据这一特点,可以将多个频率的计算任务平均划分为一个或者几个频率的计算子任务,分配到各个计算节点去并行执行,计算完成后将结果汇总.本文通过采用主从并行模式、分频并行计算的方案,在曙光TC5000A高性能并行平台上实现了基于MPI的大地电磁三维正演的并行计算.通过两个理论模型对实现的大地电磁三维正演并行算法进行试算,对比分析了多个节点机下程序的执行效率.测试结果表明,所实现的三维正演并行算法是正确的、高效的,为进一步的大地电磁三维反演并行算法研究奠定了重要基础.

面向充电桩实验室应用的计量检定系统设计研究

为了提高充电桩计量检定系统的功能,设计了一套面向充电桩实验室应用的计量检定系统。通过传感器实现电流数据信息的输入,将采集到的大电流数据信息转换为小电流数据信息,以满足其他装置工作需要。通过BF533主板,实现电流数据信息的采集与计算。通过ADSP-BF533处理器,对充电桩的数据信息进行处理。采用Blackfin系列的计算芯片,实现所采集数据信息的计算与处理。通过液晶显示屏(LCD)实现数据显示。设计了直流测试单元的差分采样电路,实现了大功率高噪声环境下共模干扰的抑制。直流测试单元中使用了24 V直流固态继电器,通过ADSP-BF533处理器采集、计算充电桩数据信息,通过16位嵌入式处理器实现电能量计算。设计了差分电路和直流电源,进而实现检定系统的计量。试验结果表明,该系统计量误差在0.01%左右。

基于量子技术的交流电压幅值测量准确度研究

在基于量子技术的交流信号测量中,采样是最常使用的方法,而在此方法中,差分电压的测量精度是决定交流电压幅值测量准确度的主要因素。为此,分析了交流量子电压台阶数、采样率和窗函数对测量准确度的影响。在交流量子电压不存在过渡过程的情况下,当采样率为常数时,通过改变交流量子电压的台阶个数,发现补偿后的相对误差随着台阶个数增加而减小;当交流量子电压的台阶个数为常数时,通过改变采样率,发现补偿后的相对误差随着采样率的提高而减小。在过渡过程和噪声干扰均存在的情况下,采用增加窗函数处理后,有效地提高了测量准确度,可使测量准确度至少提高两个数量级。

交错并联移相全桥全负载状态静态特性研究与优化设计

软开关移相全桥是目前在中大功率的开关电源系统应用广泛的一种拓扑结构。通过多电源模块的交错并联能够提高变换器功率等级,减小滤波器体积重量。本文应用小信号建模分析方法,研究了交错并联移相全桥软开关变换器在全负载状态的小信号模型,对比差分采样与电流传感器采样模型的区别,解释了电感电流的低频振荡问题的产生的原因,并提出解决方案。最后通过仿真和实验进行了验证。

有限长接地导线源电磁场三维正演研究

长接地导线源的一维解析解可以通过对电偶极源解沿导线方向积分获得,而三维模型中则难以直接加载。这里将长接地导线源看作多个电偶极源的组合,利用交错采样有限差分法,进行了直接计算电场总场的有限长接地导线源电磁场三维正演研究,并验证了算法的正确性。正演模拟时为消除场源奇异性,用电流密度呈伪delta函数分布的等效源来代替点源。

基于约瑟夫森量子电压的谐波电压测量方法研究

约瑟夫森量子电压目前大多应用于正弦信号的测量,极少有针对谐波信号的研究。对可编程约瑟夫森电压基准应用于谐波检测的可行性进行了研究,实现谐波电压向量子电压过渡。在使用阶梯波交流量子电压进行谐波电压测量时,由于过渡过程和吉布斯现象的存在,部分数据出现较大波动;若将该部分处于过渡过程的数据纳入傅里叶变换,会导致恢复得到的信号幅值和相位失真。针对这一问题,提出了一种新的谐波电压计算方法:加权傅里叶变换。该方法通过将处于过渡过程的数据权重置零的方式,实现了谐波电压的准确测量。实验结果表明,谐波电压幅值和相位测量结果较理想,幅值测量标准差均小于1μV,相位测量标准差均小于15μrad。

基于PJVS的交流量子电压比例研究

可编程约瑟夫森量子电压基准(PJVS)在电学计量中的应用,完成了电压单位伏特由实物基准到自然基准的过渡,具有高准确性、高稳定性的特点。基于双路量子电压信号,可构建具有量子精度的交流比例,实现任意交流比例高精度的量子复现,从而替代传统交流比例技术。通过驱动SNS型双路约瑟夫森结阵,能够同时合成两路幅值精确且相位可调的量子电压。采用双通道差分采样技术减小了台阶间过渡过程对量子电压幅值恢复的影响,结合通道换臂技术实现量子电压比例的高精度测量,交流量子电压比例测量标准不确定度为0.09μV/V,交流量子电压比例输出精度优于0.05μV/V。通过与传统感应分压器(IVD)比较测量,验证了交流量子电压比例的准确性。最后讨论了交流量子电压比例技术在功率计量以及交流阻抗电桥两个电磁计量领域中的应用。

基于DSP的前馈控制变压变频逆变电源设计

在分析研究逆变电源的各种典型控制方法后,提出一种基于DSP的前馈控制方案,给出前馈控制的基本原理,用Matlab仿真验证了其可行性;根据该方案的特点讨论了其实现过程中可能遇到的问题,并给出解决方案及DSP实现过程。另外,为满足工程要求的最大功率限制,设计了一种通过差分采样电路获得逆变电流信号,后经数字PI调节器实现限流的控制方案,并给出设计过程。实验证明,该方案可以很好地满足工程目标。

开关电源远端电压补偿浅析

大功率开关电源在使用中，负载端的电压会与输出线长短、负载大小有关。负载端电压会随着供电距离增长和负载增大而下降。本文针对这一现象提出了一种远端电压差分采样的补偿电路，在一定的供电距离和负载的条件下解决电源负载端电压会随着供电距离增长和负载增大而下降现象，保持负载端电压稳定；并设计了最大线压降补偿电压保护电路，可以有效防止电源在使用中由于线压降的增加而导致电源输出功率超出额定功率而损坏电源的现象发生。

应用于偏振重构方法中的高精度梯度场积分法

提出一种改进的梯度场积分方法,用于减小偏振重构方法重建透明表面的误差,在模式法的基础上,选取复指数函数作为展开式的基函数,采用更加精确的差分采样模型构建差分与被测斜率之间的关系。为使新模型计算的差分数据满足离散傅里叶变换对于尺寸和周期性的要求,采用反对称扩展与周期性扩展相结合的方法扩展被测斜率数据。通过一系列对比仿真实验去分析提出方法的精度,结果显示其重建后的误差明显低于Frankot-Chellapa算法。为了验证提出的算法在偏振重构方法中的性能,对一个半径为101.89 mm的透镜表面进行了重建实验,提出的方法能够获取较高质量的表面点云数据,相比于Frankot-Chellapa算法的结果(均方根误差为0.129764 mm),该方法重建表面的误差(均方根误差为0.017239 mm)有明显的降低。

基于非侵入式负荷识别的交流电压幅值测量

为增强电网稳定性运行的控制效果,以及获得准确的交流电压谐波分量,提出一种基于非侵入式负荷识别的交流电压幅值测量方法。采集工作中电器内单个物理量展现出的叠加负荷特性,利用傅里叶变换将连续的交流电压负荷信号转换成离散形式,并识别非侵入式负荷,得到各次谐波分量;通过差分采样不断调节正弦电压和交流电压,确保二者之间差值持续最小;引入加权傅里叶变换算法处理电压数据,降低误差的影响,完成了电压幅值的准确测量。仿真实验中所测量出的相位和谐波幅值均符合FLUKE 6105A技术指标,表明该方法测量精度高、抗干扰性强。