手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)小程序
官方微信
公眾號：chem17
掃碼關(guān)注視頻號
| 數(shù)字示波器在高頻信號采集中的應(yīng)用 |
| 李繼宇,，董浩斌,，湯 峰 （1．中國地質(zhì)大學(xué) 湖北 武漢 430074,；2．華南理工大學(xué) 廣東 廣州 510641） |
| 1 高頻信號的采集 當(dāng)要對一個高頻信號（比如高達(dá)100MHz的雷達(dá)波形）進(jìn)行采集和處理的時候。通常會設(shè)計一個高速或者超高速硬件采集電路,，包括放大部分,、濾波部分,；A／D和D／A轉(zhuǎn)換部分等,，這種電路的要求非常高,，要求邊采集邊存儲，電路速度高,，而且要考慮各種輻射干擾等,，同時，目前市場上成品價格很難承受,。并且根據(jù)采樣定理,，一個zui高頻率為／的連續(xù)信號，*可以用時間上相隔了＝1／2f的一系列離散采樣值來表示,。所以采樣頻率F應(yīng)等于或大于被采樣信號的zui高頻率f的2倍，即F≥2f,?？紤]到實(shí)際恢復(fù)波形的低通濾波器不可能具有*理想的特性，為了正確恢復(fù)信號,，通常取9＝（2．5-5）f或更高,。當(dāng)采樣的信號高達(dá)100MHz時，就應(yīng)該達(dá)到500MHz的采樣率,。 2 示波器與計算機(jī)的通信 Tektronix公司的TDS系列數(shù)字實(shí)時示波器早已經(jīng)在各處得到廣泛應(yīng)用,，并且其配套的擴(kuò)展模塊TDS2CM和TDS2MM模塊具有與外部設(shè)備雙向通訊的功能，可直接與打印機(jī),、微機(jī)連接,，使波形的存儲打印等工作變得十分方便。其中TDS220數(shù)字示波器擁有100MHZ的帶寬,，以10 倍的掃描方式,，達(dá)到1GS/s的采樣率。當(dāng)配套的TDS2CM模塊采用RS232電纜用串口通信與計算機(jī)連接后,，利用相應(yīng)軟件（如Matlab等）可以對示波器的數(shù)據(jù),、波形直接進(jìn)行讀取,、處理。 因此可以采用數(shù)字示波器與PC機(jī)間的通訊,，在數(shù)字信號處理方面,，此時數(shù)字示波器相當(dāng)于一個高速信號采集器，他把數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中,，配合Matlab,，能實(shí)現(xiàn)對高頻信號的采集與處理，而且與一般意義上的硬件處理器相比沒有了A/D和D/A轉(zhuǎn)換過程,，是處理的精度和速度都有了明顯的提高,，而且價格上示波器配套模塊TDSCM2模塊也比相應(yīng)功能的硬件處理器便宜不少。 3 優(yōu)缺點(diǎn) 數(shù)字示波器與PC機(jī)的通訊不僅具有一般臺式數(shù)字存儲示波器的功能,，而且充分發(fā)揮了計算機(jī)強(qiáng)大的功能和軟件設(shè)計的靈活性,，他具有4個顯著特征： （1）采用編程語言Matlab和面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)，軟件開發(fā)效率高,，可操作性和可維護(hù)性好,； （2）為數(shù)字存儲示波器增加了頻域分析功能； （3）充分利用了計算機(jī)的存儲與外設(shè)連接的能力,，測量結(jié)果和波形可直接打印輸出或通過網(wǎng)絡(luò)共享,； （4）在相同硬件條件下，可以通過修改或增加軟件模塊,，形成新的儀器功能,。 由于要用到示波器，計算機(jī)以及RS232的連接,，沒有單個硬件電路簡單明了,，是其不足之處。 4 應(yīng)用情況 4．1 通信原理 Matlab是美國Math Works公司推出的一種以矩陣為基本編程單位的數(shù)值計算語言,，是一個集科學(xué)計算,、圖像處理、聲音處理于一體的高度集成系統(tǒng),。他具有強(qiáng)大的數(shù)值計算功能,，其中的Instrument Control Toolbox提供對GPIB，RS-232,，VXI,，Centronics等端口進(jìn)行控制的功能。當(dāng)用Matlab軟件通過RS232與TDS2CM模塊串口連接可以實(shí)現(xiàn)示波器與計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊,，同時利用Matlab數(shù)值處理,、矩陣運(yùn)算功能對示波器記錄的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析和處理。 Matlab通過調(diào)用M文件函數(shù)來創(chuàng)建設(shè)備對象,，得到設(shè)備的文件句柄,，這樣可以像操作文件一樣操作設(shè)備,，對外設(shè)進(jìn)行相關(guān)的讀寫。原理圖如圖1所示,。 |
| 當(dāng)直接通過RS232進(jìn)行硬件通信控制時,，示波器通過DCD（載波檢測），CTS（清除發(fā)送）,，RI（振鈴提示）3個控制信號表示當(dāng)前狀態(tài),，用RTS（請求發(fā)送）發(fā)送數(shù)據(jù)。 4．2 數(shù)據(jù)傳榆 當(dāng)Matlab以二進(jìn)制格式對示波器的波形進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫時,，讀寫數(shù)據(jù)與示波器實(shí)際數(shù)據(jù)換算由式（1）給出： Xn=Xzero+Xiner·n Yn=yzero+Ymult（Yn－Yoff） （1） 其中：Yn為輸入,、輸出緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)， n為數(shù)據(jù)個數(shù)： Xn,，Yn為示波器中實(shí)際采樣時間與信號幅值,， Xzero是所采集波形*個點(diǎn)的時間， Xiner是水平軸上的采樣率,， yzero是0dB時的幅值,， Ymul是垂直軸上的比例因子； Yoff是垂直偏移量,。 由式（1）可見,，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)*按照示波器的采樣率，波形真實(shí)可靠,。 程序流程圖如圖2所示,。 |
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載,、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”,。違反上述聲明者,，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品,，目的在于傳遞更多信息,，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任,。其他媒體,、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任,。
- 如涉及作品內(nèi)容,、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利,。
采購中心