基于FPGA的谐振音叉高速信号采集装置的搭建.pdf

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1、第27卷第11期传感技术学报V01_27No．11CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSNOV．20142014年11月ConstructionoftheHigh-speedSignalAcquisitionDeviceofResonantTuningForkbasedonFPGAGUOZhanshe’，HANJingxuan，FANShangchun一，LIYilun，(1．SchoolofInstrumentScienceand0Pto—electronicsE

2、ngineeringofBeihangUniversity，Beifng，100191，China；2．StateKeyLaboratoryofVirtualRealityandsystemsofBeihangUniversity，Beifng，100191)Abstract：Asoneoftheimportantresonantsensitiveelements，theoutputsignaloftheresonanttuningforkcandi—rcctlyreflectthefrequen

3、cycharacteristicanddirectlydeterminetheperformanceoftheresonantsensor．Therefore，researchonthefrequencycharacteristicoftheresonanttuningforkisofgreatsignificance．Inthispaper，ahigh—speedsignalacquisitiondevicebasedonFPGAisbuilt．Thehardwareandso'waredesi

4、gnmethodsofthedeviceareintroducedindetail．Amongthis，thehardwarepartincludeschargeamplification，filtering，levelconversion，analogtodigitalconversion，signalsolverunitbasedonFPGA，andserialdebugunit，thesoftwarepartincludeslowerma—chinesoftwareandPCsoftware

5、．Atlast，theactualsampleisusedtotesttheperformanceofthedevice．Themeasur—ingaccuracyofthedevicecanreach0．2％throughexperiments．Inconclusion．theresultsshowthatthisdevicecansatisfythefrequencytestrequirementintherangeof1kHzto30kHz，anditworksverywel1．Keywor

6、ds：theresonanttuningfork；signalacquisition；FPGA；high—speed；performancetestEEACC：1205；7210G；7230doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2014．11．010基于FPGA的谐振音叉高速信号采集装置的搭建米郭占社，韩景轩，樊尚春，李逸伦(1．北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191；2．北京航空航天大学虚拟现实与系统国家重点实验室，北京100191)摘要：谐振音叉作为一种重

7、要的谐振敏感元件，其输出信号直接体现了其频率特性，且直接决定了谐振式传感器的性能，所以对谐振音叉输出信号的研究具有重要意义。本文搭建了一套基于FPGA的高速信号采集装置来进行音叉信号的采集和处理。该装置由硬件部分和软件部分组成，其中硬件部分主要包括电荷放大、滤波、电平转换、模数转换、FPGA信号解算单元及串口调试单元等；软件部分则包括下位机软件和上位机软件。为了对装置性能进行测试，本文采用实验室实际的音叉样件进行实验，通过对其输出信号的拾取和信号处理，测得该装置测试精度可达到0．2％。这样的实验结

8、果表明该装置可满足谐振音叉在1kHz一30kHz范围内频率特性的测量要求，且性能良好。关键词：传感器信号处理；信号采集；谐振音叉；FPGA；高速；性能测试中图分类号：TM932文献标识码：A文章编号：1004—1699(2014)11—1495—05在信号测试领域，高速信号处理是一个很核心基于机械谐振技术，以谐振元件作为敏感元件的范畴，其设计好坏对整个系统的性能有着决定性而实现的传感器称为谐振式传感器。其原理为通过的影响。在通信、医疗、图像处理、遥感测量、航空航检测由被测物理量的变