一、数字存储示波器校准的实用方法(论文文献综述)
高舰[1](2020)在《基于阵列采样的宽带信号高精度获取技术研究》文中研究指明以高速高分辨率采样技术为核心的数字化技术在现代精确制导、航空遥感、空间激光探测等国防领域不可或缺。随着系统中信号的复杂程度越来越高,对采集系统瞬时带宽、识别精度提出了更高的要求。但受到现有集成电路工艺的限制,支撑高速采集系统的模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)芯片在采样率和分辨率指标上始终无法满足超高速宽带信号的捕获要求。为了突破单个ADC芯片性能的限制,基于并行化的采样技术已成为一种提升系统采样率或分辨率的行之有效的方法。基于以上背景,围绕高速高精度采样技术的目标,研究了一种通过多ADC阵列结构实现高速高精度采样的技术途径。随着并行路数的增加,系统中的偏置、增益及时间失配等误差严重降低了系统信噪比。为消除失配误差对系统的影响,研究了阵列采样结构中的通道失配误差的特性和行为模型,提出了两种误差估计和校正方法。具体来说,主要从以下几个方面展开研究:(1)采用统计分析理论对ADC采样中的量化过程进行数学建模,提出了并行采样方法的量化模型。借助统计分析工具,将任意一个采样系统的量化过程建模为一个对输入概率密度函数采样的脉冲序列,建立了量化位数和序列密集程度的关系。在该模型的基础上提出并行采样方法的量化模型,研究了并行采样的量化位数提升过程。(2)研究了两种基于并行采样的高分辨率技术,在传统时间同步采样(Time Synchronized ADC,TSADC)结构存在不足的前提下,提出垂直交替采样(Quantization Interleaved ADC,QIADC)结构。对传统的TSADC方法进行理论分析,推导了该方法对量化分辨率和有效分辨率的提升效果表达式,并定量地指出该方法的适用条件。针对传统方法的不足,提出改进的QIADC结构。该结构将量化单元在垂直方向上进行错位交替,成倍地提升了ADC的量化能力,消除了对系统噪声水平的依赖。此外,给出了核心的QIADC量化定理,通过并行采样量化模型对该方法的分辨率提升过程进行了理论证明。(3)结合两种一维并行交替采样结构的不同特点,提出一种二维阵列化采样结构。该技术改进了传统一维交替采样的设计方法,在垂直方向上采用QIADC设计,水平方向上采用时间交替采样(Time Interleaved ADC,TIADC)设计,构建出二维的混合采样架构,有效地突破了单片ADC采样率和分辨率指标的限制。提出ADC部署的棋盘模型,通过硬件模块动态重构的方式,在同一采样阵列中设计出不同的配置方案。基于混合架构的采样系统能够在一套硬件结构中实现采样率和分辨率资源的实时转换,解决了采样率和分辨率难以平衡的问题。(4)分析多ADC阵列中多通道失配误差的特性以及误差对系统性能的影响,具有针对性地提出两种误差校正方法。为消除系统各通道间的静态时间失配误差,提出一种基于一阶统计量的误差估计和校正方法,采用改进的最小均方(LeastMean Square,LMS)算法对时间误差进行自适应校正,应用算法前后系统无杂散动态范围(Spurious Free Dynamic Range,SFDR)提高9 dB左右,而且收敛速度优于同类型的算法;针对宽带信号的特点,提出基于补偿滤波器的频响非一致性误差校正算法,消除了频响失配误差对系统的影响,实验结果表明对于2GHz高频信号,系统SFDR提升23.8dB,对于宽带多音信号,该算法同样具有良好的校正效果。(5)提出一种基于级联滤波器的数字后处理技术。为了在硬件电路设计水平达到极限之后进一步提升系统的有效位数(Effective Number of Bit,ENOB),首先从噪声来源、相关性以及功率谱三个方面分析了系统中随机噪声的本质。随后,研究了多种基于数字后处理的降噪技术并指出各种方法的优势和劣势。针对传统数字后处理技术的不足,提出一种基于级联滤波器的改进方法,对于进一步降低系统噪声,提升系统精度具有重要意义。(6)设计实现高分辨率数字三维示波器原理化样机。在系统总体设计方案的基础上搭建出最大分辨率12位和最高采样率20GSPS的采集系统,为关键技术的验证提供实验平台。在硬件设计方面提出通过动态配置ADC和时钟芯片的方式实现正常采样和高分辨率采样模式的切换方案。此外,研究了系统中多ADC复位引起的数据同步问题,提出了多路并行数据同步校正方案,解决了大并行数据的数据拼合难题。数字三维示波器原理化样机为高速高精度数字化采集技术的集中体现,该系统采用阵列采样的方式实现单ADC器件采样率与分辨率双重提升,经验证该系统的综合技术指标处于国内领先地位。
何小双[2](2019)在《示波记录仪的采集板卡硬件设计与多通道同步技术研究》文中研究说明随着科技的飞速发展,能够更清晰,更全面,更准确地反应出被测对象的多域波形细节,一直是仪器科学技术所研究的一个重要方向。如今因电子测量行业的多被测量一体化技术的发展,能够同时采集存储多个通道下的多类型被测信号的示波记录仪受到该技术行业的重视。在仪器的带宽越来越高,通道的数目越来越多的情况下,多通道同步设计技术对于示波记录仪多通道同步显示显得尤为重要。在高速多通道测量系统中,多通道同步测量性直接影响到测试结果,相比于通道内波形类似偏置增益类的“纵向”调节,多通道波形的“横向”同步调节不仅仅是单依靠系统的某些补偿或多通道相位调偏便能完全解决,更是需要从系统全局出发,从系统模块硬件,数据传输逻辑链路,全局时钟网络,多通道的同步控制住等角度分析研究非同步采集的原因,从根本的角度来研究解决示记录仪的多通道同步性。本文将结合示波记录仪研发项目,从硬件底层的角度出发,研究示波记录仪多通道不同步的问题缘由,提出多通道同步技术方案,并设计相应的硬件高速测试平台对该技术方案进行检验,本文主要的研究工作有如下几个方面:1.研究了示波记录仪中高速采集模块的设计方案与示波记录仪128通道显示基理,通过硬件的比对测试对该记录仪中的多通道相位随机情况,问题产生原因,以及解决方案进行了理论论述与实验验证。2.提出优化性的高速板卡解决技术方案,研制出多种类型多采样率的双通道采集模块,如采样速率最高为100MS/s,12bit,隔离性采集板卡系统。并保证了双通道0.5%的测量精度。3.设计了单卡槽速率为3.2Gbps共8通道的源同步接口与系统的全局时钟网络,从时钟的设计与功能控制层面上,保证多通道同步采样与同步传输。4.提出卡内通道同步与卡槽间通道同步的板卡式解决方案,保证卡内双通道同步精度与卡槽间通道同步精度小于20ns。通过最终的测试与验证表明,支持动态可重构的示波记录仪可在任意更换卡槽位置与上述种类采集模块的情况下,利用数字触发的方式,完成时钟抖动低于311fs的通道高精度采样,并完成卡内与卡槽之间的多通道同步20ns的精度设计要求。进而验证了本文提出的关于示波记录仪中的多通道同步技术的可行性。
张姗姗[3](2019)在《VXI示波器数据处理软件实现》文中研究表明虚拟仪器是当今仪器领域的一个重要的发展方向。VXI总线测试平台在许多测试领域得到了广泛的应用,是虚拟仪器技术的一个重要组成部分。本课题VXI总线示波器模块实现了通用示波器的基本功能,具有良好的通用性,适用于故障检测和通用设计等领域。基于VXI总线示波器模块的应用软件实现了仪器硬件与计算机硬件资源的结合,继而把仪器硬件的测量与控制能力和计算机强大的计算处理能力联系在一起。本课题软件的开发环境是VC++6.0,编程语言是C语言。在VXI示波器项目的基础上,着重于示波器数据处理软件的开发,实现了波形测量与运算模块、随机等效采样模块、自动校准模块的软件设计。主要内容如下:1.波形测量与运算模块:根据IVI规范,软件上采用自底向上的设计模式。波形运算直接在应用层实现,参数测量功能在示波器专用驱动器中实现,并通过类驱动器将运算后的参数传送到应用层,从而实现测量与运算的功能。2.随机等效采样模块:针对传统随机等效采样的不足,引用了一种基于香农插值的信号重构方法。本文分析了传统等效采样中采样相对时间存在的量化误差问题。根据量化前的采样相对时间,利用香农插值定理推导出量化后所有整数位置的数据,提高了波形重构的准确性。3.自动校准模块:分析示波器信号调理通道的硬件结构与校准参数之间的关联性,改进了示波器的校准方法。触发电平校准时对触发电平的正负偏都进行校准,提高了触发电平的精度。在直流增益校准时,程控衰减器粗调和ADC增益细调,两者结合校准,提高了直流增益校准精度。在触发电平和通道偏置校准时,只校准一个幅度档就完成对通道所有幅度档的校准。在一定校准精度下,大大缩短了自动校准的时间,提高了自动校准效率。通过上述各模块的研究,完成了VXI示波器数据处理软件实现。其中,本文使用的模块化编程方式,使软件结构层次明了且方便系统调试。
魏文韬[4](2019)在《基于非线性建模的TIADC系统误差及校正方法研究》文中提出随着现代电子信号多样性、复杂性、非平稳性以及瞬时性的日益增加,对模数转换器(Analog-to-digital converter,ADC)的采样率和采样精度也提出了越来越高的要求。对于ADC来说,采样率和分辨率是一对相互制约的指标。在现有制造工艺条件下,单通道ADC很难同时满足高采样率和高分辨率的要求。通过采用时间交替采样的方式,可以突破单片ADC制造工艺的限制,实现采样率的成倍提升,这就使得Time-Interleaved ADC(TIADC)成为满足现代电子系统日益增长需求的一种切实可行的方案。但是,电路的非理想特性以及不同通道之间的失配会引入额外的误差,大大降低TIADC系统的性能。为了发挥TIADC的价值,就必须要对TIADC中存在的误差进行校正。本人在读博期间,致力于分析和消除TIADC中各种误差所带来的影响,结合攻读博士学位期间参与的国家自然科学基金等实际项目,对TIADC系统的非线性失配误差进行了深入的研究。本文首先提出了TIADC的非线性失配误差模型,在此基础之上,将非线性失配误差分为静态非线性失配误差以及动态非线性失配误差两种类型,对不同情况下的TIADC中的各种失配误差的表现进行了分析,并提出了相应的估计与校正算法。本文主要从以下几个方面展开了深入的研究:(1)本文提出了采用基于Volterra级数的行为模型来对TIADC中的动态非线性失配误差进行建模,给出了基于Hybrid Volterra级数的TIADC非线性模型并据此推导出了TIADC的离散时间非线性等效模型。该推导为采用离散时间Volterra级数对TIADC系统进行建模提供了理论依据。在文中,我们还对Volterra级数的各种特殊形式进行了总结,通过将这些简化模型与推导出的TIADC公式结合,就可以延伸和扩展出大量全新的TIADC失配误差模型。各种不同类型的模型有各自不同的特点,据此就可以提出不同类型的估计和校正方法。(2)提出了偏置、增益、时间失配误差的快速校正算法。在该方法中,三种失配误差被分别校正。首先,在输入信号为0的情况下,采用基于统计的方法对偏置失配误差估计并校正。接下来,利用TIADC不同通道输出频谱的主谱高度之间的差距作为目标函数,采用STPNM算法对增益失配误差进行快速迭代校正。之后,令输入信号的频率和TIADC系统的采样率相等,利用不同通道采样值的差距作为目标函数,采用STPNM算法对时间失配误差进行校正。该算法在5GSPS数字存储示波器中实现。(3)针对10GSPS数字荧光示波器,提出了偏置、增益、时间失配误差的综合校正方法。该方法采用自适应算法实现对三种误差进行联合校正。在文中,对该方法的核心公式进行了详尽的推导,给出了校正算法的迭代公式。在此基础之上,提出了自适应校正算法在FPGA中的硬件实现结构,提出采用多相滤波的方式对校正结构中的滤波器进行设计,解决TIADC输出信号速率与FPGA处理速率之间的矛盾。(4)提出两种对TIADC静态非线性失配误差校正的算法。两种方法的核心都是采用逆系统来对非线性进行补偿。不同之处在于,第一种方法是首先需要将系统的非线性参数估计出来,然后根据多项式的阶逆的解析表达式将逆系统的参数求解出来。第二种方法是通过周期时变自适应方法来对TIADC中的非线性误差进行校正,此方法不需要估计非线性系统本身的参数,而可以通过自适应方法直接求出逆系统的参数。(5)提出了对TIADC动态非线性失配误差的估计和校正方法,以Volterra级数为例来进行阐述,目的是从通用的角度来说明TIADC动态非线性失配误差的估计和校正方法。这些方法适用于本文给出的所有基于Volterra级数特殊形式的TIADC模型,只需要利用这些模型和Volterra级数之间的关系即可得到这些模型的误差估计和校正方法。与此同时,根据本文推导出的核心公式,可以使得所有应用于单通道非线性问题的模型、方法、结论都可以通过本文的方法变换成适用于TIADC的方法。因此,本文给出的方法具有普遍性和扩展性。
赵元[5](2018)在《基于LabVIEW的示波器自动校准技术研究》文中指出示波器作为一种最常见的动态测量工具,在生产、研究、教学等领域发挥着不可替代的作用。本文针对当前手动校准示波器工作过程繁琐、人员占用多、校准时间长的问题,研究、设计并实现了一套数字示波器自动校准系统。数字示波器自动校准系统主要从以下三个方面对示波器自动校准技术进行了探索和实践:设计实现了基于LabVIEW的数字示波器自动校准系统。通过利用具有灵活可视化用户界面和丰富硬件驱动资源的虚拟仪器LabVIEW软件平台,将示波器自动校准系统与其相结合,实现了系统的高效开发和利用。实现了基于通用串行接口(USB)和通用接口总线(GPIB)的数字示波器校准信息高效自动传输。采用IVI驱动技术,实现了示波器校准仪的自动控制。解决了仪器级的软件互换问题,通过可互换虚拟仪器(IVI)驱动技术,在更换仪器时仅通过更换专用设备驱动,就实现了系统软件的复用,同时为后续系统开发提供了便利。
刘旭[6](2018)在《基于刀口法的激光横向变形测量标定系统设计与应用研究》文中进行了进一步梳理当物体受到轴向力加载而产生轴向变形时,由于泊松效应的存在,横向也会发生变形。横向变形是表征材料力学特征的重要性能参数,因此对横向变形的测量也可作为探究材料力学响应的重要手段和方法。本文设计了一种基于刀口法的激光横向变形测量标定系统,通过控制遮挡板的精密机械运动来模拟刀口切割射向光电探测器的矩形光束,从而改变光电探测器接收的光照强度以检测光斑能量分布情况并建立光照强度与刀口运动位移的对应关系,最终根据位移与光强度的线性关系检测矩形光斑能量匀化状态并对移动的位移进行反向精确标定,进而实现对材料横向变形的测量。为实现本文提出的横向变形测量方法,完成了基于刀口法的激光横向变形测量标定系统设计。标定系统的设计以标定测量原理作为理论支撑,以标定测量方法作为指导,以机械结构系统、运动控制系统、激光发射系统、数据采集系统作为标定装置的核心组成部分,完成了各个系统关键部件的选型,参数的设定以及功能的测试。完成标定系统的设计后,考虑到待测试件在受力加载时发生的横向变形极其微小,变形捕捉难度较大,本文从数据采集的角度,提出了提升标定系统精度的优化方案。在机械结构上,提出了光路同轴校准设计以及刀口结构优化设计方案;在运动精度控制上,提出了等步长位移运动模式和匀速直线运动模式的遮挡板运动方案,用以验证系统适用性以及确定更为精确的运动控制形式;在数据采集参数控制上,探讨了采样时基控制以及波形获取方式控制对系统精度控制的影响。从数据采集的角度完成系统精度优化后,本文从后续标定曲线数据处理的角度对标定系统的噪声控制进行分析,确定了系统主要噪声来源为背景光以及光电探测器,并通过傅里叶变换分析了噪声特性,进而选取了SG算法作为滤波方法,并通过标定曲线以及评价指标综合分析明确了当数据窗口取值50左右,拟合阶数取2时SG滤波效果最佳。对于标定系统的检测效果与评估,本文分别采用交点坐标的理论与实际值的相对误差以及线性拟合趋势线方程斜率值、决定系数作为评价指标来评判标定系统的机械运动控制精度和光斑匀化检测效果。而后采用等步长位移运动以及匀速直线运动两种模式对比分析来探讨标定系统的检测效果,实验得出曲线交点坐标相对误差不高于1.63%且匀速运动较比等步长运动精度更高,同时遮挡板不同运动模式以及刀口距离实验中矩形光斑中间1mm区域决定系数均为0.998,表明具备了较高的光斑匀化检测效果,说明本文设计的标定系统可以借助精密控制的遮挡板的机械运动模拟材料的横向变形,为材料横向形变测量提供便利的检测模拟手段和方法。
屈宝鹏,张喜凤[7](2017)在《基于FPGA的数字存储示波器的设计与实现》文中认为数字存储示波器可以将人眼无法观测的电信号转换为图像,显示在液晶屏上,它在电子行业的各个领域都有极其重要的作用。以现场可编程门阵列FPGA器件作为主控制器,采用高速AD芯片AD9280进行数据的采集,用点阵LCD显示波形,通过模拟电路设计、数字逻辑设计以及软件编程设计,实现了一款基于FPGA的多功能可控的数字存储示波器。经过系统测试验证,设计的数字存储示波器达到了设计要求,系统具有结构简单、使用便利、便携性好和扩展性好等优点,而且系统成本得到了有效控制。由于FPGA开发周期较短,系统软件设计可移植性好,系统可以通过更换FPGA核心芯片和模数转换采样芯片获得更高的性能指标,快速实现系统升级。
彭榆淞[8](2017)在《基于时间交错采样的低功耗示波器设计》文中认为示波器广泛的用于信号的分析与测量,扮演着不可或缺的重要角色。随着技术快速的发展,数字存储示波器性能进一步加强,逐渐取代了模拟示波器。而便携式示波器作为示波器发展的一个分支,克服了普通数字存储示波器体积庞大,功耗较高,不便于携带等缺点,广泛的应用于一些特殊的应用场合。为满足对复杂带宽信号进行实时捕获与测量要求,提高采样率对示波器来说显得尤为重要。在现有的条件下,时间交错采样技术可以有效的提高系统的采样率,从而突破单片模数转换器芯片转换速率对系统采样率的限制,实现高速采样。虽然TIADC(时间交错采样模数转换器)可以提高系统采样率,但是由于ADC通道之间的不一致性以及采样时间间隔不均匀等因素会引入误差,导致示波器性能下降。因此本课题主要从如下两个方面展开。一方面,本课题将基于FPGA设计一款便携性低功耗数字存储示波器。另一方面,本课题将对TIADC系统中的失配误差进行估计和校准,提高系统的无杂散动态范围。具体内容如下:根据TIADC系统的结构及原理,推导TIADC的系统模型。从实际应用场景分析ADC通道之间失配误差产生原因及来源。并根据得到的数学模型分析TIADC在理想情况下和误差存在的情况下输出的频谱特性。提出了一套完整的TIADC失配误差消除方法。该方法主要分为失调误差估计以及失调误差补偿两部分。该方法在具有很高的失配误差参数估计精度的情况下依然具有较低的计算复杂度。失调和增益失配误差补偿是基于误差参数来实现的,而采样时间失配误差补偿则是采用一种简化拉格朗日插值法来实现。该补偿结构采用单精度浮点设计,并在严重的失配误差条件下(高达5%的失调和增益误差以及10%的超前的或者滞后的采样时间误差)对该结构进行了仿真。该补偿的补偿效果使无杂散动态范围提升达53dB。除此之外,该补偿结构并不受TIADC通道数目的限制。基于单片FPGA成功开发了一款便携式低功耗数字存储示波器。为满足输入信号的宽动态范围要求,设计了增益灵活可调的模拟前端电路。采用双通道模数转换器设计,支持时间交错采样模式,成倍的提升了示波器的采样率。分析了多种内插方式,采用了正弦插值解决了采样点不足时恢复波形的问题。
方天驰[9](2012)在《数字示波器期间核查标准研究》文中认为期间核查能够在两次相邻校准之间,用简单实用的方法,检验测量设备是否处于校准状态,判断测量设备能否继续使用,是一种既节省时间又可以检验测量设备量值传递准确性的方法。本文针对数字示波器周期校准难度大、校准成本高等问题,提出采用期间核查的方法检验其在两次校准间隔内量值的准确性,并重点对应用于数字示波器期间核查的核查标准进行了研究。本文首先综述了期间核查技术的研究背景与现状;然后,阐述了校准与期间核查的概念,并拟定了数字示波器期间核查项目与方法,在此基础上提出了数字示波器期间核查的量值溯源方案。最后,通过解决数字示波器期间核查标准(简称为核查标准)研制中的关键技术问题,实现了核查标准的设计。本文设计的核查标准可以产生正弦波信号、直流电压信号、低频方波信号和时标方波信号,可用于核查带宽为60MHz数字示波器的主要指标,包括频带宽度、直流增益、 DV (电压)测量准确度、扫描时间因数和Dt (时间)测量准确度等。正弦波信号采用直接数字频率合成(DDS)技术产生,信号频率可以达到100MHz,分辨力达到1Hz;直流电压信号幅度范围为±1V±10V,精度达到0.1mV;低频方波信号频率范围为100Hz10kHz,幅度范围为02.5V,精度达到1mV;时标方波信号的频率可以达到1kHz20MHz。在得到预期的输出波形后,对核查标准的系统性能进行了不确定度计算,并进行了重复性和稳定性考核。结果表明,所设计的核查标准满足使用要求。
王鹏天[10](2012)在《数字存储示波器关键技术研究》文中指出数字存储示波器广泛应用于对电子信号的观测与分析中,是一种重要的测试仪器。随着模数转换技术日渐成熟,数字存储示波器的通道带宽和采样率不断提高。随着自动测试接口技术的发展,数字存储示波器可以提供多样的连接与通信方式。然而,高性能的模数转换器成本高昂并且难以获得。作为替代,时间交错采样技术被提出。时间交错采样技术在提升了系统采样率的同时,也为数字电路带来了更加复杂的时钟分配和同步问题。本文从时间交错采样出发,研究了应用于数字存储示波器中的数字电路中容易遇到的时序问题,并给出解决方法。另一方面,虽然大部分数字存储示波器已经配置了以太网络接口,但是缺乏LXI标准的Web界面。部分具有Web界面的示波器也仅能提供有限的系统信息显示功能。本文研究了HTTP服务器参数传递及SVG绘图技术,并在无操作系统的嵌入式环境中构建了具备指令传递及动态波形显示功能的Web界面。本文所述的设计在示波器样机上得到验证。数据采集系统使用4片ADC以时间交错采样方式采样并读取样点数据。相较此前的方案,合理使用时钟使能信号,进行时钟域分割与跨时钟域同步的数据采集系统拥有更好的性能和稳定性。LXI标准的Web界面采用uIP函数库构建协议栈和HTTP服务器。相较此前的方案,SVG+JavaScript结构可以在较低的内存占用下完成远程波形绘制和SCPI指令传递功能。
二、数字存储示波器校准的实用方法(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、数字存储示波器校准的实用方法(论文提纲范文)
(1)基于阵列采样的宽带信号高精度获取技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 高速采样技术 |
1.2.2 高精度采样技术 |
1.2.3 高速高精度采样技术 |
1.3 本文的主要贡献与创新 |
1.4 本文的结构安排 |
第二章 高分辨率采样技术研究 |
2.1 量化模型 |
2.1.1 概率密度函数 |
2.1.2 特征函数 |
2.1.3 量化与采样的关联分析 |
2.2 时间同步采样 |
2.2.1 提升效果 |
2.2.2 适用条件分析 |
2.2.3 有效位数分析 |
2.3 垂直交替采样 |
2.3.1 基本结构 |
2.3.2 量化模型 |
2.3.3 提升效果 |
2.3.4 有效位数分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 高速高精度阵列采样研究与系统误差分析 |
3.1 阵列采样原理 |
3.1.1 时间交替采样 |
3.1.2 阵列采样部署策略 |
3.2 失配误差分析 |
3.2.1 并行失配误差模型 |
3.2.2 系统误差分析 |
3.2.3 误差对系统性能影响 |
3.3 基于一阶统计量的时间误差自适应校正 |
3.3.1 算法原理和理论依据 |
3.3.2 算法步骤及实现 |
3.3.3 实验结果与讨论 |
3.4 频响非一致性误差校正 |
3.4.1 频响误差的矩阵化表示 |
3.4.2 基于补偿滤波器组的频响非一致性误差校正 |
3.4.3 实验结果与讨论 |
3.5 本章小结 |
第四章 高精度后处理算法研究 |
4.1 系统噪声分析 |
4.1.1 噪声来源 |
4.1.2 噪声的相关性 |
4.1.3 噪声功率谱 |
4.2 常用降噪方法性能对比 |
4.2.1 多幅采样平均 |
4.2.2 多点滑动平均 |
4.2.3 基于分级放大的后处理技术 |
4.3 基于级联滤波的后处理技术 |
4.3.1 基本原理 |
4.3.2 提升效果验证 |
4.4 本章小结 |
第五章 阵列采样在数字三维示波器中的应用 |
5.1 设计目标 |
5.2 系统硬件总体设计 |
5.3 系统软件总体设计 |
5.4 多路并行数据同步 |
5.4.1 同步问题的数学模型 |
5.4.2 数据同步校正方案 |
5.5 实验验证 |
5.5.1 实验平台 |
5.5.2 系统采样精度测试 |
5.5.3 系统有效位数测试 |
5.5.4 系统输入带宽性能测试 |
5.6 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的成果 |
(2)示波记录仪的采集板卡硬件设计与多通道同步技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 本文的背景与意义 |
1.2 国内外相关研究现状 |
1.3 本文的主要内容与工作方向 |
1.4 本文的内容与结构 |
第二章 系统总体方案与多通道同步分析 |
2.1 示波记录仪的总体方案与架构 |
2.2 多通道显示与同步分析 |
2.2.1 示波记录仪的多通道显示 |
2.2.2 多通道同步流的显示 |
2.3 多通道非同步数据流分析 |
2.3.1 采样电路的影响 |
2.3.2 采样驱动的影响 |
2.3.3 传输接口的影响 |
2.4 多通道同步数据流的关键解决方案 |
2.4.1 同步采集板卡架构设计 |
2.4.2 高速源同步数据传输设计 |
2.5 本章小结 |
第三章 采集板卡的硬件设计与实现 |
3.1 采集板卡的总体方案 |
3.2 模拟通道调理架构设计 |
3.2.1 通道调理设计 |
3.2.2 通道配置内容 |
3.2.3 通道校准电路设计 |
3.2.4 通道控制功能位设计 |
3.3 板卡通道隔离设计 |
3.3.1 数字通道隔离 |
3.3.2 模拟通道隔离 |
3.4 板卡多通道采样设计 |
3.4.1 双通道采样器件选型 |
3.4.2 数据采集接收模块设计 |
3.5 板卡的高速传输接口设计 |
3.5.1 源同步接口介绍 |
3.5.2 板卡高速传输解决方案 |
3.5.3 FPGA内嵌传输IP核 |
3.5.4 源同步接口传输时钟设计 |
3.5.5 板卡数据传输功能仿真 |
3.6 双通道同步采集单板的硬件实现 |
3.7 本章小结 |
第四章 多通道同步采样设计与实现 |
4.1 多通道同步采样设计 |
4.1.1 采样时钟同步的必要性 |
4.1.2 多通道采集系统架构 |
4.1.3 多通道参考时钟参数计算 |
4.1.4 多通道同步采样时钟网络设计 |
4.1.5 多通道同步采样控制设计 |
4.2 多通道同步传输设计 |
4.2.1 同步采样后的非同步传输 |
4.2.2 同步采样后的同步传输 |
4.3 多通道时钟设计 |
4.3.1 系统时钟抖动设计 |
4.3.2 多通道时钟方案设计 |
4.3.3 系统关键的等长PCB设计 |
4.3.4 FPGA最小时延时钟网络设计 |
4.4 本章小结 |
第五章 系统的测试与验证 |
5.1 系统硬件基本功能调试 |
5.1.1 系统测试平台介绍 |
5.1.2 FPGA的功能验证 |
5.1.3 时钟电路配置调试 |
5.1.4 高速板卡的功能故障与解决 |
5.2 高速板卡的性能测试与分析 |
5.2.1 高速ADC数据接收测试 |
5.2.2 高速板卡数据传输测试 |
5.2.3 高速板卡关键指标测试 |
5.3 多通道同步测试背景 |
5.4 多通道同步测试与结果分析 |
5.4.1 卡内双通道同步测试 |
5.4.2 卡槽间双通道同步测试 |
5.4.3 多通道综合同步测试 |
5.4.4 同步精度测试 |
5.5 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间获得成果 |
(3)VXI示波器数据处理软件实现(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
1.3 课题任务和本文主要工作 |
第二章 VXI示波器软件总体方案 |
2.1 软件总体框架 |
2.1.1 应用层软件设计 |
2.1.2 驱动层软件设计 |
2.2 VXI示波器数据处理软件设计需求 |
2.3 数据分析及处理方案 |
2.4 自动校准方案 |
2.5 本章小结 |
第三章 数据分析及处理 |
3.1 参数测量模块 |
3.1.1 参数测量原理 |
3.1.2 参数测量实现 |
3.2 数学运算模块 |
3.2.1 频域变换 |
3.2.2 IIR滤波 |
3.3 基于香农插值的随机等效采样信号重构 |
3.3.1 随机等效采样原理 |
3.3.2 随机等效采样数据排序 |
3.3.3 随机等效采样信号重构 |
3.4 本章小结 |
第四章 自动校准模块设计 |
4.1 硬件结构及校准参数关联性分析 |
4.2 信号通道校准 |
4.2.1 零点校准 |
4.2.2 直流增益校准 |
4.2.3 偏置校准 |
4.3 触发校准 |
4.4 自动校准软件 |
4.4.1 多线程 |
4.4.2 校准总体软件实现 |
4.4.3 零点校准软件实现 |
4.4.4 直流增益校准软件实现 |
4.4.5 偏置校准软件实现 |
4.4.6 触发校准软件实现 |
4.5 本章小结 |
第五章 功能验证 |
5.1 参数测量模块功能 |
5.2 数学运算模块功能 |
5.3 随机等效采样功能 |
5.4 自动校准功能 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
附录 |
(4)基于非线性建模的TIADC系统误差及校正方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究工作的背景与意义 |
1.2 TIADC的国内外研究历史与现状 |
1.3 本文的主要贡献与创新 |
1.4 本论文的结构安排 |
第二章 基于Volterra级数的TIADC非线性失配误差模型 |
2.1 Volterra级数 |
2.1.1 Volterra级数简介 |
2.1.2 Volterra级数的基本理论 |
2.2 基于Hybrid Volterra级数的混合域系统非线性模型 |
2.2.1 基于Hybrid Volterra级数的单通道ADC建模 |
2.2.2 基于Hybrid Volterra级数的TIADC建模 |
2.3 TIADC的离散时间非线性等效模型 |
2.4 基于Volterra级数特殊形式的TIADC模型 |
2.4.1 线性模型 |
2.4.2 多项式模型 |
2.4.3 维纳模型 |
2.4.4 哈默斯坦模型 |
2.4.5 维纳-哈默斯坦模型 |
2.4.6 记忆多项式模型 |
2.4.7 Volterra级数的其他简化模型 |
2.4.8 基于实际情况的简化模型 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于Volterra级数的TIADC模型分析及讨论 |
3.1 偏置失配误差 |
3.2 增益失配误差 |
3.3 时间失配误差 |
3.4 频响失配误差 |
3.5 非线性失配误差 |
3.6 实验结果 |
3.7 本章小结 |
第四章 静态非线性失配误差的估计及校正方法研究 |
4.1 偏置失配误差的估计和校正 |
4.1.1 偏置失配误差的估计和校正方法 |
4.1.2 仿真结果 |
4.1.3 实验结果 |
4.2 增益失配误差的估计和校正 |
4.2.1 增益失配误差的估计和校正方法 |
4.2.2 仿真结果 |
4.2.3 实验结果 |
4.3 静态非线性失配误差的估计和校正 |
4.3.1 基于阶逆的非线性误差校正方法 |
4.3.2 基于周期时变自适应法的非线性误差校正方法 |
4.3.3 实验结果 |
4.4 本章小结 |
第五章 动态非线性失配误差的估计及校正方法研究 |
5.1 时间失配误差的估计和校正 |
5.1.1 时间失配误差的估计和校正方法 |
5.1.2 仿真结果 |
5.1.3 实验结果 |
5.2 偏置、增益和时间失配误差综合校正算法 |
5.2.1 基于自适应方法的TIADC综合校正算法 |
5.2.2 自适应综合校正算法的硬件实现 |
5.2.3 仿真结果 |
5.2.4 实验结果 |
5.3 动态非线性失配误差的估计和校正 |
5.3.1 动态非线性失配误差的估计方法 |
5.3.2 实验结果 |
5.3.3 动态非线性失配误差的校正 |
5.3.4 实验结果 |
5.4 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
(5)基于LabVIEW的示波器自动校准技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源及研究意义 |
1.2 仪器检定/校准技术的研究现状及发展趋势 |
1.2.1 计量检定/校准发展概况 |
1.2.2 自动测试系统ATS(Automated Test System ATS)的发展概况 |
1.2.3 示波器校准仪器的检定/校准研究现状 |
1.3 虚拟仪器软件平台及其特点 |
1.3.1 虚拟仪器的发展及现状 |
1.3.2 虚拟仪器软件平台及其特点 |
1.4 主要研究内容及章节安排 |
第二章 示波器自动校准系统的理论基础 |
2.1 示波器自动校准的基本理论与方法 |
2.2 自动校准系统的基本组成 |
2.3 IEEE488.2和SCPI虚拟仪器标准命令语言 |
2.4 VISA接口软件 |
2.5 自动测试系统框架 |
2.6 本章小结 |
第三章 系统总体设计 |
3.1 需求分析 |
3.1.1 示波器校准项目 |
3.1.2 示波器校准方法 |
3.2 系统硬件总体设计 |
3.2.1 硬件需求分析 |
3.2.2 硬件设备的选型 |
3.3 系统软件总体设计 |
3.3.1 编程软件环境选择 |
3.3.2 软件方案设计 |
3.4 本章小结 |
第四章 软件的实现 |
4.1 人机交互界面设计 |
4.1.1 人机交互界面划分 |
4.1.2 人机交互界面设计 |
4.2 FLUKE—9500B型控制 |
4.2.1 IVI仪器驱动技术 |
4.2.2 FLUKE—9500B型控制 |
4.3 数字示波器控制 |
4.3.1 数字示波器通信软件 |
4.3.2 数字示波器的命令系统 |
4.3.3 数字示波器控制设计 |
4.4 数据处理模块 |
4.5 数据报表 |
4.5.1 方案选择 |
4.5.2 报表方案设计 |
4.6 本章小结 |
第五章 系统功能验证测试 |
5.1 软件功能测试 |
5.2 本章小结 |
第六章 结束语 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(6)基于刀口法的激光横向变形测量标定系统设计与应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国内外测量横向变形的常用方法 |
1.2.2 国内外光斑能量分布检测常用方法 |
1.3 主要研究内容和组织结构 |
1.4 本章小结 |
2 激光横向变形测量标定系统设计 |
2.1 激光横向变形测量标定基本原理 |
2.1.1 刀口法原理及应用 |
2.1.2 矩形光斑生成原理及应用 |
2.2 激光横向变形测量标定装置介绍 |
2.2.1 机械结构系统 |
2.2.2 运动控制系统 |
2.2.3 激光发射系统 |
2.2.4 数据采集系统 |
2.3 激光横向变形测量标定方法 |
2.4 本章小结 |
3 激光横向变形测量标定系统精度控制 |
3.1 机械结构精度控制 |
3.1.1 光路同轴校准设计 |
3.1.2 刀口结构优化设计 |
3.2 运动精度控制 |
3.2.1 等步长位移运动 |
3.2.2 匀速直线运动 |
3.3 数据采集参数控制 |
3.3.1 采样时基控制 |
3.3.2 波形获取方式控制 |
3.4 本章小结 |
4 激光横向变形测量标定系统噪声控制 |
4.1 标定系统噪声来源分析 |
4.1.1 环境中背景光引起噪声 |
4.1.2 数据采集系统组件引起噪声 |
4.2 噪声特性分析及滤波方法选取 |
4.3 基于SG算法的软件滤波 |
4.3.1 SG滤波原理及影响因素确定 |
4.3.2 影响因素对去噪效果的影响 |
4.3.3 SG算法去噪效果的评估 |
4.4 本章小结 |
5 激光横向变形测量标定系统的效果评估 |
5.1 标定系统检测效果评估方法 |
5.1.1 机械运动控制精度评估方法 |
5.1.2 光斑匀化检测效果评估方法 |
5.2 标定系统检测效果分析 |
5.2.1 等步长位移检测及效果 |
5.2.2 匀速运动检测及效果 |
5.2.3 不同运动模式检测结果对比分析 |
5.3 刀口距离对检测系统影响分析 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
(7)基于FPGA的数字存储示波器的设计与实现(论文提纲范文)
0 引言 |
1 系统整体方案的设计 |
2 系统的软件设计 |
3 调试与验证 |
4 结论 |
(8)基于时间交错采样的低功耗示波器设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 研究内容与组织结构 |
第2章 时间交错采样原理及误差分析 |
2.1 时间交错采样原理 |
2.2 时间交错采样系统误差分析 |
2.2.1 TIADC误差来源 |
2.2.2 TIADC实际输出频谱 |
第3章 失配误差校正 |
3.1 失配误差估计 |
3.1.1 TIADC系统模型 |
3.1.2 理想采样数据的获取 |
3.1.3 失调失配及增益失配误差估计 |
3.1.4 采样时间失配误差估计 |
3.2 失配误差补偿 |
3.2.1 拉格朗日插值法 |
3.2.2 失调失配和增益失配误差补偿 |
3.2.3 采样时间失配误差补偿 |
3.3 仿真及结果 |
3.3.1 失配误差估计仿真 |
3.3.2 失配误差补偿仿真 |
3.4 本章小结 |
第4章 示波器软硬件设计 |
4.1 示波器系统方案设计 |
4.2 硬件设计 |
4.2.1 模拟前端电路设计 |
4.2.2 模数转换电路设计 |
4.2.3 FPGA主控系统硬件电路设计 |
4.2.4 电源电路设计 |
4.2.5 逻辑设计 |
4.2.6 FIFO及控制模块 |
4.2.7 时钟控制模块设计 |
4.2.8 其他辅助功能模块 |
4.3 软件设计 |
4.3.1 软件开发流程 |
4.3.2 主程序设计 |
4.3.3 液晶驱动程序 |
4.3.4 用户界面设计 |
4.3.5 交互控制程序 |
4.3.6 波形刷新程序 |
4.3.7 波形水平移动调节 |
4.3.8 峰峰值计算程序 |
4.3.9 档位自动选择(AUTOSET)设计 |
4.3.10 插值程序设计 |
4.3.11 触发程序设计 |
4.3.12 交错采样相关程序设计 |
4.4 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
(9)数字示波器期间核查标准研究(论文提纲范文)
目录 |
表目录 |
图目录 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 期间核查技术的研究现状 |
1.2.2 核查标准的研究现状 |
1.3 论文主要工作 |
第二章 数字示波器校准与期间核查 |
2.1 校准与期间核查 |
2.1.1 校准的概念 |
2.1.2 期间核查 |
2.1.3 校准与期间核查的比较 |
2.2 数字示波器的校准 |
2.3 数字示波器的期间核查 |
2.4 数字示波器的核查标准 |
2.4.1 核查项目 |
2.4.2 核查方法 |
2.4.3 技术指标 |
2.5 本章小结 |
第三章 数字示波器核查标准设计方案 |
3.1 系统总体设计 |
3.2 DDS 原理简介 |
3.2.1 DDS 基本原理 |
3.2.2 DDS 结构 |
3.2.3 DDS 输出 |
3.3 正弦波信号产生方案设计 |
3.4 直流电压信号产生方案设计 |
3.5 方波信号产生方案设计 |
3.6 本章小结 |
第四章 数字示波器核查标准设计实现 |
4.1 正弦波模块设计 |
4.1.1 AD9859 芯片介绍 |
4.1.2 DDS 芯片时钟配置 |
4.1.3 正弦波幅度及频率控制 |
4.1.4 DDS 外围电路设计 |
4.2 直流电压模块设计 |
4.3 方波模块设计 |
4.3.1 低频方波信号设计 |
4.3.2 时标方波信号设计 |
4.4 滤波器设计 |
4.4.1 正弦波滤波器设计 |
4.4.2 比较器前置滤波器设计 |
4.5 控制模块设计 |
4.5.1 芯片 C8051f023 简介 |
4.5.2 控制模块的任务 |
4.5.3 控制模块的编程 |
4.6 电源模块设计 |
4.7 PCB 可靠性及稳定性设计 |
4.7.1 PCB 布线及分区设计 |
4.7.2 PCB 分层设计 |
4.8 本章小结 |
第五章 调试结果及其不确定度分析 |
5.1 测量不确定度理论简介 |
5.1.1 测量不确定度的定义 |
5.1.2 测量不确定度来源 |
5.1.3 测量不确定度的评定步骤 |
5.1.4 不确定度的评定 |
5.2 电路调试 |
5.3 实验结果及分析 |
5.3.1 正弦波信号调试结果及分析 |
5.3.2 直流电压信号调试结果及分析 |
5.3.3 低频方波信号调试结果及分析 |
5.3.4 时标方波信号调试结果及分析 |
5.4 系统不确定度计算 |
5.4.1 幅度特性的不确定度计算 |
5.4.2 频率特性的不确定度计算 |
5.5 系统重复性及稳定性测量考核 |
5.5.1 重复性测量考核 |
5.5.2 稳定性测量考核 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(10)数字存储示波器关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 引言 |
1.1 研究目的与意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 数字存储示波器 |
1.2.2 时间交错采样 |
1.2.3 LXI接口标准 |
1.3 内容安排 |
第二章 设计需求与设计难点 |
2.1 时间交错采样 |
2.1.1 样点数据同步 |
2.1.2 失配误差校准 |
2.2 时基档位与时钟分频 |
2.3 跨时钟域数据同步 |
2.3.1 单线控制信号 |
2.3.2 复数位控制信号 |
2.3.3 采样数据传输 |
2.4 异步数据请求与页面更新 |
2.5 矢量绘图 |
第三章 功能模块划分 |
3.1 整体系统结构 |
3.2 数据采集系统结构 |
3.2.1 ADC特性 |
3.2.2 FPGA特性 |
3.2.3 采集数据时序 |
3.3 LXI标准的Web界面结构 |
3.3.1 协议栈与服务器特性 |
第四章 关键模块实现 |
4.1 数据采集系统设计 |
4.1.1 时钟模块 |
4.1.2 采集模块 |
4.1.3 采集控制模块 |
4.1.4 存储模块 |
4.1.5 触发模块 |
4.1.6 DSP接口模块 |
4.2 LXI标准的Web界面设计 |
4.2.1 HTTP服务器 |
4.2.2 程波形显示模块 |
4.2.3 SCPI指令模块 |
第五章 调试和验证 |
5.1 数据采集系统调试 |
5.1.1 时钟方案调试 |
5.1.2 采集模块调试 |
5.1.3 存储模块调试 |
5.1.4 采集控制模块调试 |
5.2 LXI标准的Web界面调试 |
5.2.1 远程波形显示 |
5.2.2 SCPI指令传递 |
第六章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
在学期间研究成果 |
四、数字存储示波器校准的实用方法(论文参考文献)
- [1]基于阵列采样的宽带信号高精度获取技术研究[D]. 高舰. 电子科技大学, 2020(01)
- [2]示波记录仪的采集板卡硬件设计与多通道同步技术研究[D]. 何小双. 电子科技大学, 2019(01)
- [3]VXI示波器数据处理软件实现[D]. 张姗姗. 电子科技大学, 2019(01)
- [4]基于非线性建模的TIADC系统误差及校正方法研究[D]. 魏文韬. 电子科技大学, 2019(01)
- [5]基于LabVIEW的示波器自动校准技术研究[D]. 赵元. 国防科技大学, 2018(01)
- [6]基于刀口法的激光横向变形测量标定系统设计与应用研究[D]. 刘旭. 武汉纺织大学, 2018(11)
- [7]基于FPGA的数字存储示波器的设计与实现[J]. 屈宝鹏,张喜凤. 自动化与仪器仪表, 2017(05)
- [8]基于时间交错采样的低功耗示波器设计[D]. 彭榆淞. 西南交通大学, 2017(07)
- [9]数字示波器期间核查标准研究[D]. 方天驰. 国防科学技术大学, 2012(11)
- [10]数字存储示波器关键技术研究[D]. 王鹏天. 电子科技大学, 2012(03)