基于光纖通信的分布式高速高精度數據采集系統設計
光纖模塊可與FPGA中的RoeketIO直接連接以實現高速通信。圖4是FPGA內光纖收發模塊的幀結構示意圖,而其光纖收發時序如圖5所示。本文引用地址:http://www.j9360.com/article/156521.htm
2.3 數據實時處理設計
在系統的后端,實時解算卡上FPGA內的數十個DSP核可對光纖通道接收到的高速數據進行并行解算,以得到部分波形參數,然后由上位機
軟件據此進行二次計算,便可得到所有波形參數。此外,在實時解算卡上還有大容量的DDRSDRAM,可以使每根光纖上傳來的數據緩存數十秒鐘,也就是說:上位機軟件可以捕捉寬達數十秒鐘的數據回放,亦可實時顯示某張卡的原始波形。
3 采樣精度測試
測試信號源可使用Agilent公司的33250A型信號發生器,該型號在DC~20 kHz頻率范圍內所產生的波形總諧波失真度為0.04%(即萬分之四)。信號源輸出與測試電路之間可用50歐阻抗的同軸電纜相連接。
測試方法采用曲線擬合法,即由軟件基于時域的原始數據,并用最小二乘法擬合出理想(無諧波失真)波形,再由理想波形與采樣原始數據做差后放大100倍生成一條新的曲線,然后計算該曲線幅度與原始波形幅度的相對大小,即可準確反映系統采樣誤差的大小。
圖6所示是上位機軟件采用曲線擬合方式驗證本采集系統采樣精度的測試圖。圖中的兩條正弦曲線分別為原始采樣信號和擬合曲線(由于誤差甚小,兩條曲線幾乎完全重合在一起),而圖6中間位置的曲線是原始樣點與擬合樣點之差再乘以100后形成的誤差曲線。從圖6可以看出,其誤差曲線的峰值大小不超過0.4格,信號峰值幅度為6格,因此,其采樣誤差為:
即大約萬分之七,可以滿足千分之一以下的采樣精度要求。
4 結束語
本文介紹了一種高精度(16-bit)、高速(4MSPS/每通道),并采用光纖通信的分布式多通道數據采集與實時處理系統的設計方法,同時并經過最小二乘曲線擬合法進行了驗證,結果證明,本系統的采樣精度可以達到千分之一以下。
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