基于软件的拓宽数据采集仪动态范围的应用.pdf

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1、基于软件的拓宽数据采集仪动态范围的应用何先龙。等ApplicatiOnOftheSoftwareMethodtOBrOadentheDynamicRangeOfDataACqUisitionInStrUment伺先龙1赵主殄2扬学山1(中国地震局工程力学研究所1．黑龙江哈尔滨150080；防灾科技学院2，河北三河065201)摘要：高采样率和宽动态范同是提高数据采集仪性能的关键指标。对拓宽采集仪的动态范围的方法进行了研究，提出了基于虚拟多核数据采集技术来拓宽低位A／D芯片的动态范围的方法。此方法通过软件对A／D转换的

2、数据进行多次重采样，间接提高了采集仪的动态范围。基于此方法和16位A／D芯片开发出了虚拟3核数据采集仪。测试结果表明此采集仪具有高采样率和宽动态范围的性能，可用于实际测试。关键词：数据采集仪动态范围采样率多重采样虚拟多核A／D芯片中图分类号：7r他74文献标志码：AAbstr即t：HighsampIingmte明dwidedyn姗icmgea陀thekeyindex∞inimpmvingtlIepe而m蛐ceofda衄acqIIisitionin8tmment．，rhemethod8tobmadenthedyn绷ic

3、mngeofdataacquisitioninstnlmenta他陀弛arched．and山emetlIodba∞donvirtualmulti—coredataacquisitionlechnologytobmadentlledyn蛐ic瑚geoflowA／Dchjpispmpo∞d．Softw8reisu孵dintllismethodtomultis帅plingtlledataconvenedbyA／D-锄dtoindirectlyinc他8∞t．IedynamicmrIgeoftllein8tnImem．Vin

4、uaJ3-coredataacquisitioni珊tmmenti8developedhlsed∞t}Ii8methodand16bitA／Dchip．111etest弛sult8showthattlIenewin8tmmentfeatu陀BhigII阳mplingrate蚰d讥dedy眦IIlicmnge-andisfe酗ibIeinpracticaIteg恼．Keywords：D砒eacqui8itioni∞tnlmentD)rn啪icmngeS姗pIingr砒eMultisamplingVirtualmulti

5、．co陀A／Dchip。，。一大量硬件器件，使采集仪的噪声变大¨¨。对此，本文““结合虚拟数据采集技术和多核数据采集技术，提出一数据采集系统的主要功能是对模拟信号进行采种通过软件来间接提高采集仪动态范围的新方法。相集、分析、存储和显示等⋯。由于被测信号的动态范围比通过硬件来提高采集仪动态范围的方法，软件改变大旧1，如汶川地震所产生的最大加速度量大于29(g更方便且不会增加仪器噪声。为重力加速度)po，因此要求数据采集系统具有足够大的动态范围h引。在工程实际测试中，经常遇到被1软件重采样公式推导测信号幅值变化大，且在频

6、率上变化也大的情况№。71。虚拟多核数据采集技术的基本思路是通过软件来因此，数据采集系统既要有较大的动态范围，也要有较提高采集系统的动态范围，其单通道数据采集流程如高的采样率旧1，但是现实中这两个参数往往是矛盾的。园I昕呆基于软件的拓宽数据采集仪动态范围的应用何先龙，等基于虚拟多核数据采集技术开发的采集仪的各通道如图l所示。其放大倍数固定不变，通过软件，基于一定的原则来合理筛选有效数据，然后对筛选出的数字量进行第2次采集。假设A／D为16位，连续3通道扫描采样周期为0．02s，扫描时间长度为78s，输入量程为一9．8

7、～9．8V。考虑到仪器噪声，可假设其l通道有效分辨率为5mV、2通道(放大100倍)为10mV、3通道(放大1000倍)为20mV。令输入信号为X(t)，把A／D等电路的噪声折回到A／D转换前，则可令第l、2、3通道的噪声信号分别为，ll、n2、，13，则，ll(n2

8、有：yj={口I，口2，口3，口4，n5，⋯，8。，⋯，n3啪}(2)式中：n<39000令l、2、3通道对应的数字量序列分别为yl、y2、L，则有：[y。y2y3]=口2口5口38孵口3‰口39∞把y，。、l，’：、y7，按照A／D转换的先后顺序合并成一个新的矩阵，即：y’=)，lfl儿f2y。f。(5)式中：￡。为数据y。转换时对应的时间；