Development of a four-channel cardiovascular signals collector based on STM32 with digital-controlled gain

To get better methods on diagnosis of cardiovascular diseases and health assessment by comparison analysis of four kinds of cardiovascular signals, which are blood pressure signal (BPS), plus wave signal (PWS), electrocardiosignal (ECS) and cardiac sound signal (CSS), a four-channel signals collector is introduced in this article. This collector is composed of microcomputer STM32F103RB with integrated 12-bit analog to digital converters (ADCs) and some integrated chips (IC) such as PGA113, a programmable gain amplifier with internal calibration channels for system-level calibration. Therefore, the data of four kinds of cardiovascular signals can be both collected by this signal collector with a high precision and output to a computer by universal serial bus (USB) interface, which can also offers power for this instrument. In addition, the gain of input signal can be changed by computer software through USB interface under microchip commands. Thus it has many merits, such as the small volume, low cost, high performance and precision, digital-controlled gain and so on. Consequently, it is convenient to acquire the data of four kinds of cardiovascular signals by it, and a waveform of one sample is shown.

基于改进ABC-RBF的飞机全电刹车系统智能故障诊断

由于现有的故障诊断方法存在诊断平均误差值较高、耗时较长的问题,为此设计了基于改进ABC-RBF神经网络的飞机全电刹车系统故障自动诊断方法;设计采用“USB接口+ARM+FPGA”的硬件架构方式和由上位机、信号衰减电路等构成的故障信号采集器,实施飞机全电刹车系统故障信号采集;设计基于互信息与变分模态分解(VMD)的信号降噪算法对采集到的信号实施降噪处理;采用改进后的ABC算法对RBF神经网络参数进行寻优,确保寻优参数的有效性;并引入模糊集合的概念来提高网络的性能,利用梯度下降法进行网络训练更新,降低诊断结果误差;由此将降噪信号输入,利用优化训练后的RBF神经网络实现飞机全电刹车系统的故障自动诊断;结果表明,该方法的偏离因子值最低达到0.08×10^(-3),3种故障的平均诊断迭代时间均较短,其中主起落架“走步”故障的平均诊断迭代时间最短。

基于物联网的煤矿井下机电设备状态智能监测

提出基于物联网技术的煤矿井下机电设备状态智能监测方法。首先利用传感器设计物联网的信号采集器,采集煤矿井下机电设备的振动信号,并通过局域波分解算法剔除信号中的噪声,避免噪声对监测过程产生影响;其次设计物联网下的信号识别单元,并采用离散傅里叶变换法提取信号的特征;最后设计物联网中的信号控制单元,将信号特征输入到支持向量机中,通过对信号的实时预测实现多步自动监测,完成煤矿井下机电设备状态的物联网智能监测。实验结果表明,以物联网配合智能算法的实时监测设备效果好、响应时间短。

基于多传感器融合的光伏电站集电线故障检测

研究基于多传感器融合的光伏电站集电线故障检测,提升光伏电站安全性。采用多传感器融合方法通过比较光伏电站集电线局放信号到达传感器时间差,实现光伏电站集电线局部放电信号采集;采用能量阈值法去除采集局部放电信号中的白噪声,提取出有价值光伏电站集电线局部放电脉冲信号;利用多源信息融合技术融合有价值光伏电站集电线局部放电脉冲信号,利用融合后信号计算光伏电站集电线停电损失,确定线路是否发生故障。实验表明:该方法数据融合性能较好,可实现光伏电站集电线故障检测,有助于提升光伏电站安全性。

聚光型粗细调互补阳光信号采集器的研制

高准确度自动跟踪系统是太阳能聚光器必不可少的组成部分,而信号采集器能否精确可靠地采集到阳光照射方向的信号又是自动跟踪准确度的关键.本文提出了一种粗细调互补信号采集器的设计方案,在正常工作期间通过软件能够根据需要不断地自动调整选择二组光电传感器中其中一组输出的差模信号作为有效信号,从而有效地解决了大范围寻找太阳和高准确度跟踪之间的矛盾;而在此基础上改进为对聚光后的阳光信号进行采集的新结构,又彻底解决了光电传感器本身在光照强度很大时进入饱和区与光照强度很弱时输出的差模信号太小的问题,有效延长了聚光器在早晚时段的正常工作时间.据此原理制作的聚光型粗细调互补信号采集器应用于某公司的CPV型1200W砷化镓发电系统中,取得了很好的跟踪效果,其实际跟踪误差≤0.1°(立体角).

输送带纵向撕裂故障检测系统信号采集器的研究

提出一种输送带纵向撕裂故障检测系统信号采集器的设计方案。该信号采集器包括线阵CMOS传感器模块、信号采集控制模块和数据处理传输模块。采用线阵CMOS传感器ELIS-1024设计了CMOS传感器模块;采用XC3S500E芯片设计了信号采集控制模块,采用VHDL语言编写FPGA程序;采用TMS320C6748芯片设计了数据处理传输模块。搭建了输送带纵向撕裂故障检测系统信号采集器的实验平台,并进行了实验。结果表明:该信号采集器能够实现对线阵CMOS传感器信号的采集、存储和处理,并通过以太网传输到上位机的功能,具有采集信号质量好、可靠性高、组网方便等优点。

使用JJQ1型信号模拟器校准数据采集器问题分析

JJQ1型信号模拟器是中国气象局下发到各省的功能较为完善的自动气象站信号模拟器,从配发各省至今已有3年的时间了,尚没有省份使用该信号模拟器正式开展采集器校准工作,导致这种情况的原因是多方面的:包括校准使用的软件不合理、各通道(尤其是模拟信号通道)之间会产生信号干扰导致校准工作耗时长效率低、模拟信号随环境温度漂移大、不能兼容多数常用的数据采集器等。通过理论及试验测试分析了以上的问题,给该信号模拟器使用者和设计研发人员提出了建议和意见。

基于噪声模型的铝电解槽阳极导杆电流采集器

基于噪声模型设计了铝电解槽阳极电流采集器。基于分立元器件的噪声模型,建立了整个测量电路的总噪声模型;在实现低噪声信号调理电路的基础上,设计了以STM32F103微控制器为核心的阳极导杆电流采集器。该采集器由信号调理电路、A/D采样模块、温度采集模块、RS-485通信模块、数据存储和电源模块组成。信号调理电路完成被测信号的信号放大、滤波和隔离,A/D采样模块采用16 bit分辨率的AD7685模数转换器,温度采集模块用于对阳极导杆阻抗计算的温度补偿,RS-485通信模块用于采集器与服务器之间的数据通信,数据存储模块用于暂存采集的阳极导杆数据,防止通信异常导致的数据丢失,电源模块为采集器提供稳定可靠的电源,并完成各功能模块的电源隔离。进行了实验室测试和现场实验。结果证明,采集器的测量相对误差为1.4%~3.2%,在某铝厂现场取得了良好的应用效果。

免光纤式太阳光室内照明系统的设计

光纤式阳光输送机作为太阳光直接照明系统,相对于普通的光-电-光方式已经使得太阳能利用率大幅度提高;但是在工程实践中因为光纤传输损耗大、成本高又成为推广应用技术瓶颈.为此本文提出了一种免光纤式太阳光直接照明系统,主要由聚光调光、导光、散光三部分构成.首先由聚光-调光器将平行太阳光汇聚后再调节成增强高亮度平行太阳光定点输出,再由极坐标式导光镜结合光电跟踪将高亮度平行太阳光定向反射,最后由处于光路上的漫反射镜均匀的散射至室内各个角落.本系统利用光路变换通过空气介质完成室内太阳光直接照明目标,将其传输效率提高到100%,同时又使得成本下降为原来的1/3,为太阳能高效率推广应用提供了技术支持.

HSWEDM工作液电导率信号采集器的设计与实现

该文设计了高速走丝电火花线切割机床工作液电导率信号采集器。该电导率信号采集器由驱动电压发生电路、电导率电极接线电路、变量程电路、信号放大调理电路、A／D转换电路、温度传感器电路和单片机组成。为了避免极化现象．且防止“漏电压”的干扰作用下信号产生畸变，电导驱动为电压±5V，频率1000Hz的方波。经测试，工作液电导率在2000-15000μS／cm的范围内与信号电压有较好的线性度，“漏电压”对信号电压干扰影响较小。工作液电导率信号采集器工作可靠性高，满足使用要求。

人体生物信号的检测与分析系统设计

设计了一个用于采集和分析人体生物信号的微机系统.给出了该系统的硬件实现电路和软件流程,使得人体的各种生物信号能借助于PC机丰富的软件资源进行分析、处理,可广泛应用于医学诊断领域.

视频流水线处理器设计评述

视频图像的流水线处理问题主要包括数据采集、数值分析和结果仲裁等方面.视频流水线处理器多作为大系统的协处理器,系统所涉及的外同步高速采集、存储和处理问题的特殊性决定了该类处理器的设计必须从视频信号兼容的角度入手,解决与之相关的实时性设计和体系结构问题.通过对3种视频协处理器结构的分析认为,现代视频处理器的流水线设计趋势已转变为面向算法的设计,而DSP器件的选择则是流水线设计的重点.

基于单片机的脉冲信号采集与处理

单片机的广泛应用实现了工业领域各系统设备的大部分控制功能。分析了单片机脉冲信号的采集和采集设计,并提出了几种单片机脉冲信号测量采集方法,仅供参考。

高精度电压气象信号产生电路设计

针对电压型气象传感器(湿度传感器HMP45D、辐射传感器TBQ-2B和气压传感器PTB220)输出信号的特点,以低功耗处理器、新型DAC、低失调电压的信号调理电路为核心,设计了一种可程控的高精度电压气象信号产生电路,模拟传感器的输出信号,为自动站采集器的故障判断和检定提供标准的气象信号源。设计上分别采用总线隔离技术、电源隔离技术和软件补偿等措施,提高了模拟信号的精度。测试表明:该电路工作稳定,输出电压精度高,误差小于10μV。

基于双口RAM的并行数字信号模拟器研究设计

为了能够和飞行试验中用到的通用采集器相配套,设计了一套适用于航空器飞行试验的并行信号模拟器。模拟器采用P87C51作为控制芯片,双口RAM作为单片机和通用采集器的数据交互媒介,采用USB 2.0高速传输接口与上位机通信,满足了实时控制与数据上传的要求,提高了数据传输速率。讨论了双口RAM的地址空间分配和数据共享冲突等问题。该模拟器保证了飞行试验数据的准确性。

生物特征信息激光采集器设计

传统信息采集方法对生物特征的特征采集时间过长、采集过程中存在误差以及对生物特征采集准确性过差等问题,设计了一种用于生物特征信息的激光采集器。引入灰度特征联合识别技术对生物特征信息进行激光扫描,构建生物特征图像的激光成像模型;采用多姿态的纹理自动分割方法对生物特征激光图像进行分形处理,根据区域分形结果进行生物信息图像的特征优化和特征融合处理;构建生物特征信息的大数据特征模型;在大数据融合跟踪场景下对生物特征进行特征扫描与纹理分析,实现生物特征信息激光扫描优化;结合VXI-MXI总线控制技术对生物特征信息激光采集器设计,给出激光采集器的实物图;以虹膜特征采集为例,对其采集效率与采集准确性进行验证。实验表明,采用该装置对生物特征信息进行激光扫描的耗时较短,激光采集效率高,准确性好,能够对复杂生物特征进行采集。

基于FFT算法的高精度矿用信号采集器的设计

针对现有监控系统中,传感器与数据采集分站间频率信号在远距离传输过程中易受干扰的问题,提出了一种基于FFT算法的高精度矿用信号采集器的设计方案。分析了FFT算法的原理、信号采集器的硬件电路设计、软件设计、实验室测试结果。经试验验证,信号采集器性能稳定可靠,抗干扰效果好,对提高监控系统可靠性意义重大。

基于便携式脑电信号采集器的脑-机器人交互系统

针对现有高精度脑电信号采集设备体积笨重、成本高、无法普及的问题,开发了便携低成本的多通道脑电信号采集器,并以可编程可定制的乐高机器人为应用实例,搭建了集注意力训练、教育、娱乐于一体的脑-机器人交互系统。脑电信号采集器内置锂电池,体积为65 mm×40 mm×21 mm,重约60 g,以无线方式传输信号。在此基础上,结合典型相关分析(canonical correlation analysis,CCA)与快速傅里叶变换(fast Fourier transformation,FFT),提出了基于CCA-Wx-FFT的SSVEP特征提取算法,对采集器信号进行分析,以确保对机器人的精确控制。10名被试的测试结果表明,本系统获得了与高精度EEG设备相近的信号特征和控制准确率(92.6%vs 94.1%)。这一脑-机器人交互系统极大地降低了系统开发的成本,方便携带,易于扩展,对脑控的普及具有重要的应用价值。

无线脑电睡眠分期系统设计及算法研究

对睡眠进行分期的关键要求是不失真的地采集到脑电信号和快速有效的分期算法。针对这一问题,设计出了便携式无线脑电信号采集器,并提出了使用样本熵-小波分析(Samp En-Wavelet)方法进行睡眠各阶段分期。脑电信号采用Wi Fi方式传输数据,采样率250 Hz^2 k Hz可调,通过对MIT-BIH睡眠脑电数据库中使用人工分期方法的对比,分期结果相同率达到了80%以上,简化了R&K和AASM人工睡眠多参数分期方法的繁琐工作。5名被试的分期结果表明,本系统与专业睡眠监测设备分期结果相近(>82%的重复度)。这一低成本、便携式的睡眠分期系统在睡眠分期研究及普及应用方面具有重要的价值?

基于LM331的脉动大电流信号采集卡的研发

本文根据脉动大电流的特点,使用LM331电压频率转换芯片作为硬件核心,给出了一种通用型脉动大电流信号采集卡的硬件实现,并对该采集卡的工作原理和芯片的使用进行了详细的介绍和分析。