基于FPGA的数字相敏检波算法实现

数字相敏检波(DPSD)算法是一种有效的信号检测方法。针对某些高速采样系统采用现有DSP芯片控制模数转换和进行DPSD算法运算所出现的控制精度不高和运算速度慢等问题,详细分析了DPSD算法,设计了基于FPGA的数字相敏检波算法。该算法解决了控制信号精度不高等问题,满足高速采样系统对运算速度的要求。试验结果表明,基于FPGA的数字相敏检测算法在测试系统中能有较好的检测效果。

微电成像测井仪中数字相敏检波开方算法的改进及DSP实现

研究了微电阻率成像测井仪中数字相敏检波开方算法的改进及其DSP实现。介绍了数字相敏检波的基本原理,给出了线性逼近开方算法的优缺点,针对线性逼近算法精度不高的缺点提出一种线性逼近和牛顿拉夫逊相结合的新算法,并给出新算法与线性逼近算法的相对误差图,展现了新算法在计算精度上的优越性,然后给出新算法DSP实现的程序流程图和实验结果。得出新开方算法不仅能够满足测井实时计算的要求,而且还能提高信号检测的线性度的结论。

加权数字相敏检波算法在核磁共振测井数据采集中的应用

在核磁共振测井数据采集过程中,常采用数字相敏检波算法提取自旋回波的幅度和相位,但是该算法基于累加平均原理,使得包络状的自旋回波幅度采集结果偏低。创新性提出加权数字相敏检波算法,通过引入加权系数,提高包络峰值数据的权重,可有效提高核磁共振回波信号的测量精度,从而提高核磁共振测量的准确性。数值模拟和实验结果表明,在相同采集参数条件下,加权数字相敏检波算法与数字相敏检波算法的信噪比一致,前者比后者幅值计算准确性提高12%。该技术已应用于多频核磁共振测井仪,取得了良好的应用效果。

基于LabVIEW的数字相敏检波器实现

根据数字相敏检波的原理,在LabVIEW环境实现了数字相敏检波算法,并分析了算法性能。实验结果表明,整周期采样时,信噪比低至-20dB时的幅度误差小于0.2%,相位误差小于0.7%。为进一步验证,还利用NI公司的波形生成卡和数据采集卡模拟了数字相敏检波在实际中的应用效果。

开放式电阻抗成像中数字相敏检波器设计

开放式电阻抗成像技术对测量系统的精度要求很高,为此研制了基于FPGA的数字相敏检波器(DPSD)以用于电阻抗成像的数据测量。通过分析DPSD的信号采集与计算原理,给出了关键参数的计算,基于DDS技术的ADC时钟设计方法。同时设计了高速多通道ADC转换电路,低抖动性能的ADC时钟电路、FPGA实现实时数字相敏检波的计算方法,提高了系统的信噪比。经实验测试表明,在1KHz^1MHz正弦信号注入频率的条件下,系统的信噪比最高可达104dB,精度高,稳定度好。

基于DPSD算法的交流电磁场检测系统的研制

文中以FPGA为核心设计基于DPSD算法的ACFM检测系统,实现对检测信号自适应滤波,提取幅值的功能。系统由探头、前端处理电路、FPGA、上位机软件组成,并基于FPGA设计DDS激励源。以不锈钢板为测试对象设计试验,验证系统性能。结果表明:系统针对微小裂纹具有良好的检出效果,且在系统稳定性、集成性及灵活性方面具有很好性能。

核磁共振测井微弱信号DPSD提取算法研究

针对核磁共振测井中采集到的核磁回波信号十分微弱的特点,提出一种微弱信号的提取处理算法(DPSD,相敏检波算法),详细分析了DPSD算法的特点以及数字DPSD算法的实现方法,并对DPSD算法的频谱进行详细分析,提出一种通过FPGA并行执行DPSD算法提高运算速度、增强数据运算时实型的设计。目前已经成功实现该数字DPSD并行回波数据处理算法,并在实际测井过程中得到了很好的应用效果。

MCI微电阻率成像测井仪数字相敏检波的改进

介绍了微电阻率成像测井仪MCI（Micro-conductivity Imaging Logging Tool）检测系统原理及其所存在的不足，对其进行了优化处理。阐述了数字相敏检波的基本原理，给出线性逼近算法的优缺点，针对该算法精度不高的缺点提出一种线性逼近和牛顿拉夫逊相结合的新算法。给出了新算法的程序流程图以及新算法与线性逼近算法的相对误差比较结果。新开方算法能够满足测井实时计算的要求，提高信号检测的精度，从而提高微电阻率成像测井仪的成像质量。

改进的NMR测井仪中回波检测快速算法

为了减少核磁共振测井回波信号处理算法使用的逻辑资源,并增强算法的实时处理性能,设计了一种基于FPGA的数字相敏检波算法。采用分布式算法,将数字相敏检波算法中乘累加运算转换为查找表和累加器移位操作,充分利用FPGA逻辑资源,提高数据的处理速度。在基于Flash架构的FPGA(A3P1000)的硬件平台上的测试结果表明:改进算法的逻辑资源占用率仅为13%,能使最高频率为4.32 MHz的回波信号的信噪比得到显著提升,算法性能满足井下回波数据处理的时间要求和精度要求。

井下核磁共振测井仪微弱信号处理算法设计

本文针对核磁共振测井中采集到的核磁回波信号十分微弱的特点,提出两种微弱信号的提取处理算法:DPSD数字相敏检波算法与小波提取算法。详细分析了两种算法的特点,并对两种算法的微弱信号提取效果进行了分析。目前该两种微弱信号的提取算法已经成功应用于核磁共振仪器的微弱信号提取上,并在实际测井过程中取得了很好的应用效果。

DPSD在PT二次侧检测中的应用

随着电能计量准确性要求的不断提高,以及“注入信号法”在故障选线及电容电流测量中的广泛应用,PT二次侧信号的准确检测就显得尤为重要。在PT二次侧提取信号时,传统的检测方法检测精度不高,很难满足实际应用要求。因此,提出将数字相敏检波(DPSD)应用到PT二次侧的信号检测中,该方法的优点是不仅能检测信号幅值大小,同时能检测信号的相位。此外,DPSD检测精度较高,特别适用于低信噪比(SNR)的检测场合。设计DPSD检测算法,在MATLAB/SIMULINK环境下建立仿真模型,验证在PT二次侧检测低SNR信号的效果,检测结果证明DPSD有效地抑制了电网中谐波信号和强噪声,并能准确地将感兴趣信号提取出来。

数字双侧向仪器采集控制及数据处理电路设计

给出了一种基于"DSP+FPGA"架构的数字双侧向测井仪数据采集控制和处理电路,详细介绍了该电路的硬件设计和数字采集控制模块的设计方法,同时介绍了数字相敏检波算法在测井中的应用。从测井实验结果看,该电路能够很好地用于数字双侧向的测井仪器。

基于Zynq的多通道涡流无损检测系统

针对金属试件表面缺陷的检测,设计了一套金属表面缺陷检测系统。该系统通过AD 9767芯片利用DDS(直接数字式频率合成器)算法输出幅值和频率可控的正弦信号给激励线圈,激励线圈中的高频激励信号可以使感应线圈激发出同频率的感应信号,通过AD 9240芯片采集激励和感应线圈的电压信号并送到FPGA(现场可编程逻辑门阵列)部分,再利用数字相敏检波算法分解获得的感应电压以得到实部和虚部,进而得到感应线圈的有效复阻抗。利用MAX 4656和ADG 408芯片模拟开关分别控制激励通道和数模采集通道的开关,以扩大通道数,通过试验验证硬件和算法的可行性。结果表明,此系统可以产生幅度和频率可控的正弦激励信号,并可对输入通道的感应信号进行阻抗分解,得到感应信号的幅值、相位、实部和虚部。