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基于DDS技术的猝发声仪器设计

基于DDS技术的猝发声仪器设计
基于DDS技术的猝发声仪器设计

基于!!"技术的猝发声仪器设计

金晖何洁

#浙江大学城市学院杭州$%&&’()

摘要通过**+#直接数字合成)技术的分析,阐明了**+在相对带宽-高分辨率-频率转换时间-相位连续性-正交输出以及集成化等一系列性能指标方面远远超过了传统频率合成技术所能达到的水平,为系统提供了优于模拟信号源的性能.将**+技术与单片机以及计算机技术结合,运用到猝发声仪器的设计中,实现了符合新的声级计检测标准的猝发声仪器的开发.

关键词**+技术猝发声仪器

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D E F G H E G I D E I

#J K L MJ N O O P Q P,R S P T K U V QW V K X P Y Z K L M,[U V Q\S N]^_‘‘a b,J S K V U)

c d=6

~引言

鉴于环境保护与国民经济的可持续发展-人民生存条件的密切关系,环境保护已经成为中国的基本国策.噪声监测是环境保护的重要内容.噪声的监测需要通过声级计来测量声压级的大小来完成.声级计的性能好坏直接影响了环境噪声的正确评估.为此,国家不断完善声级计的检测标准,最新出台了D D!%""#’&&’$声级计%标准,与国际标准&’()%)(’#’&&’$声级计%接轨.对声级计检测装置的要求提高了很大的难度,包括声级计传声器的声频响-猝发声信号的功能和精度都做了很高的要求.尤其猝发声信号源要求很高,比如产生的波形要求波形零点起始,零点终止*猝发音持续时间误差+,%-#.&/&%u g)*猝发音周期误差+, %-*#.&y%u g)*内部正弦信号频率误差+,&/%-等指标,国内原有的猝发声仪器由于固有设计线路的缺陷已不能满足上述的要求,国外的猝发声仪器如丹麦生产的仪器,性能优良,价格昂贵,一台仪器需要十来万美金.因此,国内声级计厂家和各地方计量局都迫切需要新的国产猝发声仪器.本仪器的开发就是顺应这种需要而提出的.

0猝发声仪器的设计

0/~猝发声

猝发声通常指纯音猝发音#}i F Ie H t g m),是一种正弦波脉冲信号,它由一个或多个完整周期的正弦信号组成#图%).猝发音主要用于声学和振动器的有效值检波特性-时间计权特性-脉冲特性-积分特性测试和扬声器瞬态特性的测试.尤其适用于新的声级计标准和检定规程测量声级计猝发音响应-过载指示和峰值(声级的要求.

0/0猝发声仪器的工作原理

猝发音发生器是声学和振动仪器的智能化仪器,本仪器猝发音信号由数字合成产生,因此可以做到波形零点起始,零点终止.频率和幅度均非常稳定.仪器的工作原理框图如图’所示.

该发生器主要由**+数字合成信号发生器-波形变换器-多级放大器-输出衰减器-输出功率驱动器及

第’)卷第"期增刊仪器仪表学报’&&1年"月

保护电路!微控制器!键盘扫描!计算机接口!液晶数据显示及电源部分组成"

#$#$%&’’()直接数字合成频率发生器

’’(的基本原理是利用采样定理*通过查表法产生波形"’’(的结构有很多种*其基本的电路原理可

用图+来表示

"

误连续发生!累加到一定次数时!置通信故障显示!一旦接收数据正确后!故障自动消除!恢复正常显示!程序结构如图"#

$%&’()程序结构

这里以*+,-,.*公司/01为例#作为整个

/234+56*78/现场总线上的一个从站!必须要有自己的驱动程序!也就是所谓的9*8文件!供/01对其识别:组态#9*8文件必须完全符合其标准!包含其名称:版本号:支持的通信波特率:同;异步传输:通信字节数等信息#最关键的是所支持通信字节数信息!在本深度指示仪中共占用了<=个字节的输出地址!因此在9*8文件中包含了->?@A B C D36E/6E F<=5G H B D I J K1!定义出了一个<=字节的输出#

拥有了9*8驱动文件后!只是供/01识别出深

度指示仪!同时还需要/01拥有一个配套驱动程序!

来进行简单的数据处理及数据传输!按照习惯做成了

一个标准功能块!如图L!提供所要通信数据接口!可

编程性强#在这里特别提一下13-0+4,!这是一个

状态生命线!用来检测/01或通信是否正常!13-

0+4,为在/01中产生的一定频率的方波!单片机检测此数据位!如果也为一个方波即/01及通信正常!如果单片机检测长时间此状态位不发生变化!即可判断可能/01故障或通信电缆故障!深度指示仪上显示故障,2232!此检测方法较其它通信状态检测方法简单!实用

#

的提升机深度指示仪的设计

基于FPGA的DDS设计

一、实验名称:基于F P G A的D D S信号源设计 二、技术规范: 1.实验目标: 设计一个直接数字频率合成(DDS,Direct Digital Synthesis),DDS是一种新型的频率合成技术。DDS 技术是一种把一系列数字形式的信号通过DAC 转换成模拟信号的合成技术。 DDS 技术具有频率切换时间短,频率分辨率高,频率稳定度高,输出信号的频率和相位可以快速切换,输出相位可连续,并且在改变时能够保持相位的连续,很容易实现频率、相位和幅度的数字控制。它在相对带宽、频率转换时间、相位连续性、高分辨率以及集成化等一系列性能指标方面远远超过了传统频率合成技术。 因此在现代电子系统及设备的频率源设计中,尤其在通信领域,直接数字频率合成器的应用越来越广泛。 2.实现功能: 本实验最后将设计出一个具有频率控制和相位移控制功能的DDS。 3.引脚: 本实验有三个输入端口,8位的频率控制字端口,分别接8个开关按键,8位的相位控制字端口,分别接另外的8个开关按键,系统时钟输入端口;一个8位输出端口,接D/A的输入端口。FPGA板上的时钟频率为50MHz,本实验将其10分频后得到5MHz再使用。 三.总体设计方案; 原理: 实验采用目前使用最广泛的一种DDS 方式是利用高速存储器作查找表,然后通过高速DAC 输出已经用数字形式存储的波形。 图1:DDS 系统的基本原理图 图1中虚方框部分是DDS 的核心单元,它可以采用CPLD/FPGA 来实现。图中的相位累加器由N位全加器和N位累加寄存器级联而成,可对频率控制字的二进制码进行累加运算,是典型的反馈电路。 频率控制字M和相位控制字分别控制DDS 输出正(余)弦波的频率和相位。每来一个时钟脉冲,相位寄存器以步长M递增。相位寄存器的输出与相位控制字相加,其结果作为正(余)弦查找表的地址。正(余)弦查找表的数据存放在ROM中,内部存有一个周期的正弦波信号的数字幅度信息,每个查找表的地址对应于正弦波中0°~360°范围内的一个相位点。查找表把输入的址信息映射成正(余)弦波的数字幅度信号,同时输出到数模转换器DAC 的输入端,DAC输出的模拟信号经过低通滤波器(LPF),可得到一个频谱纯净的正(余)弦波。 DDS 具体工作过程如下:每来一个时钟脉冲clk,N 位全加器将频率控制数据M 与累加寄存器输出的累加相位数据N 相加,把相加后的结果送至累加寄存器的输入端。累加寄存器一方面将上一时钟周期作用后所产生的新的数据反馈到加法器的输入端,以使加法器在下一时钟的作用下继续与频率控制数据M 相加;另一方

智能仪器设计讲解

单片机技术课程设计说明书智能仪器人机接口电路设计 专业电气工程及自动化 学生姓名 班级BMZ电气081 学号 指导教师周云龙 完成日期2011年6月9 日

摘要 随着社会的发展,科学的进步,人们的生活水平在逐步的提高,尤其是微电子技术的发展,犹如雨后春笋般的变化。电子产品的更新速度快就不足惊奇了。计算器在人们的日常中是比较的常见的电子产品之一。如何使计算器技术更加的成熟,充分利用已有的软件和硬件条件,设计出更出色的计算器,使其更好的为各个行业服务,成了如今电子领域重要的研究课题。 科技的进步需要技术不断的提升。一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力,繁多的元器件增加了您的成本。而现在,只需要一块几厘米平方的单片机,写入简单的程序,就可以使您以前的电路简单很多。相信您在使用并掌握了单片机技术后,不管在您今后开发或是工作上,一定会带来意想不到的惊喜。 现在应用较广泛的是科学计算器,所谓科学计算器,与我们日常所用的简单计算器有较大差别:只能进行正数加、减、乘、除四则运算的计算器叫做简单计算器;科学计算器是指能兼容正数的四则运算和乘方、开方运算,具有指数、对数、三角函数、反三角函数及存储等计算功能的计算器。 计算器的未来是小型化和轻便化,如使用太阳能提供电池的计算器,使用ASIC设计的计算器,如使用纯软件实现的计算器等,随着社会的发展,知识的更新,各行各业的需要带动了电子产品的发展,未来的智能化计算器将是我们的发展方向,更希望成为现代社会应用广泛的计算工具。 关键词:MCS-51 8051单片机;人机接口扩展4X4按键;计算器;加减乘除;LCD128X64;

目录 第一章绪论 (4) 1.1本课题的研究意义 (4) 1.2设计目的 (4) 设计任务 (4) 第二章计算器系统简介 (3) 2.1单片机发展现状 (3) 2.2计算器系统现状 (4) 第三章主要器件简介 (4) 3.1MCS-51系列单片机简介 (4) 3.2键盘电路的设计 (7) 3.3LCD12864模块介绍 (8) 第四章计算器系统设计 (15) 4.2键盘扫描的程序设计 (15) 4.3显示模块的程序设计 (16) 4.4主程序的设计 (17) 4.5系统调试 (17) 结语 (19) 谢辞 (20) 参考文献 (21) 附录1 系统PCB图............................................................ 错误!未定义书签。 附录2 PROTEUS仿真图 (23) 附录3 程序由于采用的是汇编语言太长,可以在软件KEIL中查阅 (23)

现代仪器分析-荧光分析教案

学习好资料欢迎下载 题目: 荧光分析法 教学目的与要求: (1)掌握分子荧光、磷光和化学发光的产生机理;掌握激 发光谱和发射光谱特征。 (2)掌握荧光与分子结构的关系以及溶液的荧光(磷光) 强度影响因素。 (3)熟悉荧光(磷光)分析法的特点及定量测定方法。 (4)了解磷光分析法的类型。 (5)熟悉荧光、磷光和化学发光分析仪器的结构。 内容与时间分配: ①荧光分析原理:120min; ②荧光仪器:20min; ③分析方法:40min; ④磷光分析简介:20min; 重点与难点: 1、荧光的产生; 2、荧光光谱与激发光谱; 3、荧光与分子结构 4、影响因素 5、分析方法 教具准备: PPT

荧光分析法(fluorometry) 灵敏度高,紫外-可见法10-7g/ml 待测物质:分子荧光 原子荧光 激发光:紫外可见荧光 红外可见荧光 X-射线荧光 1、基本原理 利用目一波长得光照射试样,使试样吸收这一辐射,然后再发射出波长相同或较长得光,若这种再发射约在10-9秒内发生,称为荧光,利用荧光得强度和特性对物质进行定性、定量分析,称为荧光分析法。 当分子轨道中电子吸收光子跃迁, 若电子跃迁后,处于自旋方向相反得状态,则总自旋量子数S=0,体系的多重性M=2S+1,既为激发态的单线态(此分子在磁场中不产生能级裂分) 若电子跃迁后,处于自旋方向相同的状态,则总自旋量子数S=1/2+1/2=1,体系的多重性M=2S+1=3,即为三线态(在磁场中,三线态的电子能级产生裂分,一条线可分裂成三条线。三线态的能量较相应单线态的能量低)。 [电子由单→单跃迁,所需E1

虚拟仪器技术实验报告

成都理工大学工程技术学院 虚拟仪器技术实验报告 专业: 学号: 姓名: 2015年11月30日

1 正弦信号的发生及频率、相位的测量实验内容: ●设计一个双路正弦波发生器,其相位差可调。 ●设计一个频率计 ●设计一个相位计 分两种情况测量频率和相位: ●不经过数据采集的仿真 ●经过数据采集〔数据采集卡为PCI9112〕 频率和相位的测量至少有两种方法 ●FFT及其他信号处理方法 ●直接方法 实验过程: 1、正弦波发生器,相位差可调 双路正弦波发生器设计程序:

相位差的设计方法:可以令正弦2的相位为0,正弦1的相位可调,这样调节正弦1的相位,即为两正弦波的相位差。 2设计频率计、相位计 方法一:直接读取 从调节旋钮处直接读取数值,再显示出来。 方法二:直接测量 使用单频测量模块进行频率、相位的测量。方法为将模块直接接到输出信号的端子,即可读取测量值。 方法三:利用FFT进行频率和相位的测量 在频率谱和相位谱上可以直接读取正弦信号的主频和相位。 也可通过FFT求得两正弦波的相位差。即对信号进行频谱分析,获得信号的想频特性,两信号的相位差即主频率处的相位差值,所以这一方法是针对单一频率信号的相位差。 前面板如下:

程序框图: 2幅频特性的扫频测量 一、实验目的 1、掌握BT3 D扫频仪的使用方法。 2、学会用扫频法测量放大电路的幅频特性、增益及带宽。 二、工作原理 放大电路的幅频特性,一般在中频段K中最大,而且基本上不随频率而变化。在中频段以外随着频率的升高或降低,放大倍数都将随之下降。一般规定放大电路的频率响应指标为3dB,即放大倍数下降到中频放大倍数的70.7%,相应的频率分别叫作下限频率和上限频率。上下限频率之间的频率范围称为放大电路的通频带,它是表征放大电路频率特性的主要指标之一。如果放大电路的性能很差,在放大电路工作频带内的放大倍数变化很大,则会产生严重的频率失真,相应的

DDS信号发生器电路设计

1. 信号产生部分 1.1 频率控制字输入模块 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; use ieee.std_logic_arith.all; entity ddsinput is port(a,b,c,clk,clr:in std_logic; q1,q2,q3,q4,q5:buffer unsigned(3 downto 0)); end ddsinput; architecture a of ddsinput is signal q:std_logic_vector(2 downto 0); begin q<=c&b&a; process(cp,q,clr) begin if clr='1'then q1<="0000";q2<="0000";q3<="0000";q4<="0000";q5<="0000"; elsif clk 'event and clk='1'then

DDS信号信号发生器电路设计 case q is when"001"=>q1<=q1+1; when"010"=>q2<=q2+1; when"011"=>q3<=q3+1; when"100"=>q4<=q4+1; when"101"=>q5<=q5+1; when others=>NULL; end case; end if; end process; end a; 1.2 相位累加器模块 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; use ieee.std_logic_arith.all; entity xiangwei is port(m:in std_logic_vector(19 downto 0); clk,clr:in std_logic; data:out std_logic_vector(23 downto 0)); end xiangwei; architecture a of xiangwei is signal q:std_logic_vector(23 downto 0); begin process(clr,clk,m,q) begin if clr='1'then q<="000000000000000000000000"; elsif (clk'event and clk='1')then q<=q+m; end if; data<=q; end process; end a;

仪器分析课程教学设计

仪器分析 专业名称;工业分析与检验专业 课程学分:5 总学时:90 课程类型专业核心课程 一、课程定位 为工业分析与检验专业的专业核心课程,根据检验专业的人才培养目标,对应检验工的岗位需求,整合教学内容,“教-学-做”一体化、项目导向、任务驱动教学,体现职业道德培养和职业素质养成的需要。通过本课程的学习,使学生掌握常用仪器分析的方法,熟练使用分析仪器,更重要的是学会正确选择分析方法,解决相应问题,具备从事轻化产品检验的能力,为学生将来从事轻工产品和化工产品的检验和管理工作打下良好的技术基础。它以无机化学,分析化学、有机化学及物理学等课程的学习为基础,是下一步进行顶岗实习的基础。 二、课程教学设计理念和思路 以职业能力培养为重点,与行业企业合作,根据行业企业发展需要和完成检验工工作任务所需要的知识、能力、素质要求。本课程倡导项目教学法,以工作任务为中心组织课程内容,并让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务,并构建相关理论知识,发展职业能力。其总体设计思路是,课程内容突出对学生职业能力的训练,理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行,同时又充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要,并融合了相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。项目设计以具体实训项目为线索来进行,项目如下:纯碱中微量铁测定、废液中Co2+和Cr3+检测、水中苯酚含量分析、自来水中钙含量测定、水中铜含量分析、洗发水pH值的测定、牙膏中氟含量检验、废液中I-和Cl-的分析、白酒中杂醇油的测定、乙醇中微量水分析、西瓜中多糖的测定以及茶叶中咖啡因的分析等。这些项目包含了仪器分析类型:可见光光度法、紫外光分光光度法、原子吸收分光光度法、电位分析法、气相色谱法和高效液相色谱法。应用了标准曲线法、标准加入法、比较法、归一化法、内标法及外标法

仪器设计技术基础-分组设计实验内容

分组设计实验内容 1、主动式太阳能智能追光装置 太阳能作为绿色新能源,以其经济、清洁、环保、可持续等优点有着其它能源不可替代的优势。当前太阳能发电产业正成为我国政府的重点扶持对象。是当前及未来能源发展的重点。 目前国内太阳能发电普遍有以下不足:大多采用电池板固定方式安装,对能源的利用率较低;少数采用传感器与涡轮蜗杆技术进行追光产品的可靠性差,且价格较高。克服以上不足我们有如下优势:采用嵌入式程序控制,不用任何传感器即可精确追踪太阳位置;机械结构采用两端输出逆止活齿减速器,零回差、自锁、两端同步输出,使太阳能追光机械传动系统进入新的发展阶段。 本装置采用嵌入式技术,用GPS获取当地的经纬度和UTC时间,再由太阳高度计算公式计算出太阳高度角和太阳方位角两个物理量,核心模块驱动水平和垂直两路步进电机校正太阳能收集装置的位置,使之与太阳方向垂直。使用智能追光装置后,电池板的发电效率能提高30%以上。 具体内容参照 https://www.wendangku.net/doc/496684192.html,/project/14320/ 2、扇翼机 本作品设计了一种新概念扇翼飞行器——扇翼机,其飞行原理与现有固定翼、旋翼飞行器的原理不同,它是在机翼上表面安装横流风扇,利用风扇旋转时产生的升力和推力供给飞行器进行飞行。该飞行器具有超短距起降、大迎角不失速、操纵控制简单、低速飞行稳定性和安全性好等优点。它比直升机结构和操控

系统简单,巡航效率高;比固定翼机起降距离短,低速飞行时有效载荷大,是一 种性能介于直升机和固定翼机之间的新型飞行器。 具体内容参照:https://www.wendangku.net/doc/496684192.html,/project/16562/ 3、螺旋型驱动小口径管道机器人 本作品的目的是要克服现有技术的困难和缺点,创造出优于现有产品的管道行走机器人,尝试通过使用一个主动器使机器人在完成沿着管道运动的基础上尽量减少机械和电子装置的复杂程度。 本作品是在科学分析、克服现有机器人的各种缺点的基础上,提出的一种可遥控无需外接动力设备的新型螺旋型驱动可伸缩变径管道机器人。 其工作原理是:通过电机驱动圆形转子转动,圆形转子外壁上的三组轮子因贴紧于管道内壁产生的摩擦力而转动 ,轮子的转动轴线与转子的轴线呈一锐角倾斜角,因此,轮子与管道内壁接触点的运动轨迹为沿着管道轴线的空间螺旋线,从而迫使动力驱动装置沿管道轴线行走;而行走导向装置的的三组导向轮子的转动轴线与行走导向圆柱或圆筒形体的轴线相互垂直,故行走导向装置只能沿管道轴线方向随动力驱动装置一起前进或后退,起到导向作用,以保证机器人整体在管道中能够平稳地行进。 本作品具有较高的管道通过性能及较高的可靠度,可在一定曲率弯头、变径管道、阀门管道内进行作业。作品构思巧妙,机械结构简单,设计、制造维修简单、方便,成本低廉,具有较大的推广开发价值。 本发明加工简单方便、性能稳定,功能全面、具有较高的智能化程度。所以在推广应用上具有现有产品无可比拟的优越性,可广泛应用于各种石油、天然气、液化石油气管道,尤其是小口径管道的检测、清洗、修复等作业 具体内容参照:https://www.wendangku.net/doc/496684192.html,/project/14242/ 4、有害气体监测机器人

四川大学仪器分析第八章-分子发光分析法答案讲课教案

四川大学仪器分析第八章-分子发光分析法 答案

第八章分子发光分析法 基本要求:了解荧光的产生和影响荧光强度的因素, 掌握分子荧光光谱法的定量关系和应用特点, 重点:荧光光谱法的定量关系、应用特点。 难点:荧光的产生和影响荧光强度的因素。 参考学时:3学时 作业参考答案 1.简述荧光法产生的基本原理。具有什么样结构的物质最容易发荧光? 答:物质受电磁辐射激发后,被激发的分子从第一电子激发单重态的最低振动能级回到基态而发射荧光,基于测量化合物的荧光而建立起来的分析方法即为荧光分析法。 芳香族化合物、带有平面刚性结构的化合物、带稠环结构的化合物容易发荧光。 2.解释下列名词:单重态、三重态、荧光、振动弛豫、内转换、外转换、失 活、系间窜跃、荧光量子产率、激发光谱、荧光光谱 答:单重态:电子自旋都配对的分子的电子状态称为单重态。 三重态:有两个电子自旋不配对而同方向的状态。 荧光:受光激发的分子从第一激发单重态(S1)的最低振动能级回到基态(S0)所发出的辐射; 振动弛豫:由于分子间的碰撞,振动激发态分子由同一电子能级中的较高振动能级失活至较低振动能级,多余的振动能以热的形式失去的过程。 内转换:在相同激发多重态的两个电子能级间,电子由高能级以无辐射跃迁方式进到较低能级的分子内过程。 外转换:激发态分子与溶剂或其他溶质间的相互作用和能量转换而使荧光或磷光强度减弱甚至消失的过程。 失活:激发态分子不稳定,他要以辐射跃迁或无辐射跃迁的方式回到基态,这就是激发态分子的失活。 系间窜跃:激发态分子的电子自旋发生倒转而使分子的多重态发生变化的无辐射跃迁过程。 荧光量子产率:表示物质分子发射荧光的能力。荧光量子产率=发射荧光的分子数/激发态的分子数=发射的光子数/吸收的光子数 激发光谱:在荧光最强的波长处测量随激发光波长的改变而变化的荧光强度,将荧光强度对激发光波长作图,即得到激发光谱,实际为荧光物质的吸收光谱。 荧光光谱:如果将激发光的波长固定在最大激发波长处,测量不同荧光波长处荧光的强度,将荧光强度对荧光波长作图便得到荧光光谱(或称发射光谱)。

详细设计方案_DDS

DDS详细设计方案 1.DDS简介: DDS同DSP(数字信号处理)一样,是一项关键的数字化技术。DDS 是直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer)的英文缩写。与传统的频率合成器相比,DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点,广泛使用在电信与电子仪器领域,是实现设备全数字化的一个关键技术。 一块DDS芯片中主要包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器三个部分(如Q2220)。频率控制寄存器可以串行或并行的方式装载并寄存用户输入的频率控制码;而相位累加器根据频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加,得到一个相位值;正弦计算器则对该相位值计算数字化正弦波幅度(芯片一般通过查表得到)。DDS芯片输出的一般是数字化的正弦波,因此还需经过高速D/A转换器和低通滤波器才能得到一个可用的模拟频率信号。 2.DDS规格: Xxx 3.实现原理 DDS的核心部分是相位累加器,相位累加器有一个累加器和相位寄存器组成,它的作用是再基准时钟源的作用下进行线性累加,当产生溢出时便完成一个周期,即DDS的一个频率周期。其中频率字的位宽为K位,作为累加器的一个输入,累加器的另一个输入端位宽为N位(N>K),每来一个时钟,频率字与累加器的另一个输入相加的结果存入相位寄存器,再反馈给累加器,这相当于每来一个时钟,相位寄存器的输出就累加一次,累加的时间间隔为频率字的时间,输入加法器的位宽为(N-K)位,它与同样宽度的相位控制字相加形成新的相位,并以此作为查找表的地址。每当累加器的值溢出一次,输入加法器的值就加一,相应的,作为查找表的地址就加一,而查找表的地址中保存波形的幅度值,这些离散的幅度值经DAC和PLF便课还原为模拟波形。

智能仪器设计总复习

1、 什么是智能仪器?它有什么特点? 以微处理器为核心,将计算机技术与测量仪器相结合的仪器.拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能,具有一定的智能作用。 测量范围宽、精度高、稳定性好。智能仪器一般均配有GP-IB(或RS-232C、RS-485)等通信接口,可跟另外的智能仪器组成智能仪器系统。 2、 按智能仪器的结构可将智能仪器分为哪两类? 微机内嵌(内藏)式 微机扩展式 3、 什么叫做微机内嵌式智能仪器?什么叫做微机扩展式智能仪 器? 将微机作为核心部件嵌入到智能仪器中,仪器包含一个或多个微机,属于嵌入式系统。利用微机强大的功能完成信号调理、A/D转换、数字处理、数据存储、显示、打印、通信等各项任务。 将原智能仪器中测量部分配以相应的接口电路制成各种仪器卡,插入到PC机的总线插槽或扩展槽内,而原有智能仪器所需的键盘、显示器以及存储卡等均能借助于PC机资源(也就是利用微机的硬件、软件资源完成数据分析和显示)给使用者的感觉是一个微机系统。 4、 什么叫做个人仪器?其组成方式怎样? 个人仪器(Personal Computer Instrumen t,PCI)亦称PC仪器,是以个人计算机为基础的仪器,其组成方法是,将原独立式智能仪器中的测量部分制作成仪器卡,插入PC的总线插槽,而原独立式智能仪器所需的键盘、显示器及存储器等均借助于PC的资源。 5、 什么是虚拟仪器?它能实现什么功能? 虚拟仪器是指在计算机为核心的硬件平台上,由用户定义功能,具有虚拟面板,其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。 虚拟仪器的三大功能为数据采集、数据分析处理、显示结果 6、 虚拟仪器的三大功能模块分别是什么? 计算机、仪器模块和软件 7、 LabVIEW的基本程序单位是什么?它包括哪几部分? 8、 什么是网络化仪器? 在智能仪器中将TCP/IP协议等作为一种嵌入式应用,使测量过程中的控制指令和测量数据以TCP/IP方式传送,使智能仪器可以接入Internet,构成分布式远程测控系统。 9、 网络化仪器的体系结构包括什么? 网络化仪器包括基于计算机总线技术的分布式测控仪器、基于

《仪器分析》教案6紫外可见吸收光谱法

第九章紫外-可见吸收光谱法 9.1教学建议 一、从光谱定性分析和定量分析的依据和方法入手,介绍紫外-可见吸收光谱原理、有机和无机化合物的紫外-可见吸收光谱特征。 二、在通用光谱分析仪器结构的总框架下,介绍紫外-可见分光光度计结构组成、特点及应用。 9.2主要概念 一、教学要求: (一)、掌握紫外-可见吸收光谱法的基本原理; (二)、掌握物质分子结构与紫外-可见吸收光谱的关系; (三)、了解紫外-可见分光光度计结构组成与应用。 二、内容要点精讲 §9-1 概述 利用紫外可见分光光度计测量物质对紫外可见光的吸收程度(吸光度)和紫外可见吸收光谱来确定物质的组成、含量,推测物质结构的分析方法,称为紫外可见吸收光谱法或紫外可见分光光度法(ultraviolet and visible spectrophotometry,UV-VIS)。它具有如下特点: (1)灵敏度高适于微量组分的测定,一般可测定10-6g级的物质,其摩尔吸收系数可以达到104~105数量级。 (2) 准确度较高其相对误差一般在1%~5%之内。 (3) 方法简便操作容易、分析速度快。 (4) 应用广泛不仅用于无机化合物的分析,更重要的是用于有机化合物的鉴定及结构分析(鉴定有机化合物中的官能团)。可对同分异构体进行鉴别。此外,还可用于配合物的组成和稳定常数的测定。 紫外可见吸收光谱法也有一定的局限性,有些有机化合物在紫外可见光区没有吸收谱带,有的仅有较简单而宽阔的吸收光谱,更有个别的紫外可见吸收光谱大体相似。例如,甲苯和乙苯的紫外吸收光谱基本相同。因此,单根据紫外可见吸收光谱不能完全决定这些物质的分子结构,只有与红外吸收光谱、核磁共振波谱和质谱等方法配合起来,得出的结论才会更可靠。 §9-2 紫外可见吸收光谱法的基本原理 当一束紫外可见光(波长范围200~760nm)通过一透明的物质时,具有某种能量的光子被吸收,而另一些能量的光子则不被吸收,光子是否被物质所吸收既决定于物质的内部结构,也决定于光子的能量。当光子的能量等于电子能级的能量差时(即ΔE电 = h f ),则此能量的光子被吸收,并使电子由基态跃迁到激发态。物质对光的吸收特征,可用吸收曲线来描述。以波长λ为横坐标,吸光度A为纵坐标作图,得到的A-λ曲线即为紫外可见吸收光谱(或紫外可见吸收曲线)。它能更清楚地描述物质对光的吸收情况(图9-1)。 从图9-1中可以看出:物质在某一波长处对光的吸收最强,称为最大吸收峰,对应的波长称为最大吸收波长(λmax);低于高吸收峰的峰称为次峰;吸收峰旁边的一个小的曲折称

DDS设计实验报告(DOC)

DDS设计实验报告实验名称:直接数字频率合成器 指导老师:花汉兵,姜萍 姓名:陈维兵 学号:114108000808 院系:能源与动力工程学院

目录 目录 (1) 摘要 (2) 正文 一、设计内容 (3) 二、设计原理 (3) 三、设计要求 (5) 四、设计思路以及部分电路图 (6) 五、实验感想 (16) 六、参考书目 (16)

摘要 本文介绍的是数字频率合成器(DDS)的设计以及其附加功能的拓展,附加功能有双通道显示、多波形显示、输出频率测量,另外,本文还介绍了一些在原有数字频率合成器的基础上做一些改进的想法和思路,虽然有的想法并没有实施,但是,作为一种参考也未尝不可。希望本文对读者有所帮助。 关键字:数字频率合成,附加功能,改进想法 Abstract The page introduces the design of the Direct Digital Frequency Synthesizer , which shorts for DDS , and other new more additions of it , the additions includes double-rows vision , wave-patterns vision , measuring of the output frequency , what’s more , this page introduces many more thoughts of improving the system which has been made ,even though the thoughts have not been applied , still they are good references for we and you .Wishing it helpful to you. Keywords: DDS ,addition of the system ,improving thoughts

《仪器分析》教案

《仪器分析》教案 绪 论 本章是《仪器分析》课程的介绍。主要是让学生了解《化学分析》与《仪器分析》的联 系与区别,仪器分析方法的分类和它的发展情况,介绍仪器定量分析方法的评价指标。重点在于对分析方法进行评价的几项指标。学时计划为1学时。 内容提要:仪器分析与化学分析的区别与联系、仪器分析方法的分类及发展趋势。 重点难点:仪器分析方法的分类 授课方式:讲授 一、仪器分析和化学分析 ⒈化学分析定义 ⒉仪器分析定义 ⒊两者的区别在于: ①检测能力 ②样品的需求量 ③分析效率 ④使用的广泛性 ⑤精确度 二、仪器分析方法的分类 根据测量原理和信号特点,仪器分析方法大致分为四大类 ⒈光学分析法 以电磁辐射为测量信号的分析方法,包括光谱法和非光谱法 ? ?????的变化折射、衍射等基本性质物质之后,引起反射、非光谱法:电磁波作用拉曼散射 磁辐射的吸收、发射或光谱法:依据物质对电 ⒉电化学分析法 依据物质在溶液中的电化学性质而建立的分析方法 ⒊色谱法 以物质在两相间(流动相和固定相)中分配比的差异而进行分离和分析。 ⒋其它仪器分析方法 包括质谱法、热分析法、放射分析等 。 三、仪器分析的发展概述 发展趋势 ⒈计算机技术在仪器分析中的广泛应用,实现了仪器操作和数据处理自动化。 ⒉不同方法联用提高仪器分析的功能。

⒊各学科的互相渗透 第一章 光学分析法基础 本章是学习光学分析法之前应具备的基础知识。主要介绍光的波粒二象性,原子光谱和分子光谱基础知识。在介绍电磁辐射基础上重点讲解能级跃迁图。本章计划学时为1学时。 第一节 电磁辐射的性质 一、电磁辐射的性质 电磁辐射具有波动性和粒子性。 ⒈波动性 电磁辐射是在空间传播着的交变电磁场,可以用频率(υ)、波长(λ)和波数(δ)等波参 数表征。掌握频、波长、波数的定义及之间的关系。 ⒉微粒性 普朗克方程 Eλ?=υ=c h h (1-1) 该方程将电磁辐射的波动性和微粒性联系起来, 二、电磁波谱 按照波长的大小顺序排列可得到电磁波谱,不同的波长属不同的波谱区,对应有不同的 光子能量和不同的能级跃迁。 能用于光学分析的是中能辐射区,包括紫外、可见光区和红外区。 第四节 原子光谱和分子光谱 内容提要: 原子光谱项、原子光谱能收图及原子光谱选择定则,分子光谱能收分子吸 收光谱和分子发光光谱 重点、难点:原子光谱项、分子光谱能及跃迁图 授课方式: 讲授 一、原子光谱 原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁 ⒈核外电子的运动状态 原子接到电子的运动状态可以用主量数n 、角量子数l2、磁量子数m和自旋量子数s 来描述。 ⒉光谱项 原子的能量状态需要用n.L.S .J 四个量子数为参数的光谱项来表征。

DDS电路设计

DDS 电路设计

摘要 本文介绍了DDS的原理,给出了用Altera Cyclone 1 EP1CQ240C8 FPGA芯片实现直接数字频率合成器的工作原理、设计思路、电路结 构和仿真结果以及频谱纯度分析。 关键词:直接数字频率合成(DDS);现场可编程门阵列(FPGA);相位累 加器 一、DDS原理概述 1、DDS在基本原理 框图如图所示。它主要由标准参考频率源、相位累加器、波形存储器、数/模转换器、 低通平滑滤波器等构成。其中,参考频率源一般是一个高稳定度的晶体振荡器,其输出信号 用于DDS中各部件同步工作。DDS的实质是对相位进行可控等间隔的采样。 为实现全数字化的频率可调的频率合成器,本系统基于FPGA采用Verilog HDL设计而 成直接数字频率合成器(DDS)。 系统由加法器、累加寄存器、波形存储器、D/A转换器、低通滤波器构成。在FPGA 里面做到的是D/A转换器之前的部分。 图一DDS原理图

DDS 系统的核心是相位累加器,它由一个N 位累加器与N 位相位寄存器构成。时钟脉冲每触发一次,累加器便将频率控制数据与相位寄存器输出的累加相位数据相加,然后把相加后的结果送至相位寄存器的数据输入端。相位寄存器将累加器在上一个时钟作用后所产生的新相位数据反馈到累加器的输入端,以使加法器在下一个时钟的作用下继续与频率控制数据相加。这样,相位累加器在参考时钟的作用下将进行线性相位累加,当相位累加器累加满时,就会产生一次溢出,以完成一个周期性的动作,这个周期就是DDS 合成信号的一个频率周期,相位累加器的溢出频率就是DDS 输出的信号频率。 2、DDS 参数计算 相位寄存器每经过2N/M 个f c 时钟后回到初始状态,相应地正弦查询表经过一个循环回到初始位置,整个DDS 系统输出一个正弦波。 输出正弦波频率: 2 N C out f f M ? = 本设计中,N=10,M 为位宽为32的频率控制字,fc=20Mhz 二、DDS 电路结构设计 1、电路描述 接口信号 名称 位宽 方向 描述 备注 freq 32 输入 输入频率字 reset 1 输入 复位 高电平异步复位 clock 1 输入 时钟 上升沿有效 sinout 8 输出 输出波形 2补码格式 2、电路结构

测控技术与仪器专业毕业设计题目汇总

测控技术与仪器专业毕业设计题目汇总 基于遗传算法的图像阈值分割方法的研究探地雷达回波信号数据采集系统的设计 基于支持向量机软测量的研究 盲信号处理及其应用研究 神经网络在模式识别中的应用研究 计算机绘制曲线的方法途径与及其应用 光纤布喇格光栅温度和应变同时测量系统 光纤加速度传感研究与系统设计 分布式光纤温度传感器系统的设计 等精度频率计的设计 分布式光纤电压测量系统的设计与研究 光纤光栅不均匀受力特性分析 轧机扭振测量无线感应电源的设计 水泥篦冷机熟料温度测量方法的研究 分布式光纤微弯压力传感器的研究 水泥篦冷机料层厚度测量方法研究 超声波水流量计的设计 基于小波理论的图像压缩技术研究 基于信号消噪的语音增强技术的研究 光纤小波滤波器的研究 智能变频空调器的模糊控制技术的研究 高双折射光纤应变测量系统的研究 玻璃钢玻瓦生产线温度控制方法的研究 测试信号分析网络虚拟实验平台设计 数字图像相关法动态位移测量研究及其应用 光孤子通信的仿真研究 光纤自适应偏振模色散补偿系统的研究 基于Sagnac效应的光纤电流传感系统的研究 图像处理中几种算法的研究与应用 倒立摆智能模糊控制系统的研究 基于网络环境的数字信号处理ICAI系统 图像边缘检测在关节镜图像处理中的应用

光纤波长扫描干涉方法在位移测量中的应用光纤光栅扭转传感器的研究 基于信息熵的振动信号分析技术研究 参数自整定模糊PID控制器的设计 基于FPGA的分布式声表面波应变传感系统智能模糊控制在全自动洗衣机中的应用研究ABS系统的应用与设计 光孤子源的研究 取样光栅特性的理论研究 智能化RLC测量仪的设计 基于虚拟仪器的光纤电压传感器的研究 智能测厚仪的设计 光纤光栅横向应变传感器的研究 神经网络控制器设计 光纤光栅特性及其色散特性的应用 神经网络在轧机AGC系统中的应用研究 光纤微位移传感器的研究 基于偏振调制的光纤电压传感器的研究 数据处理在三维图像显示及处理中的应用基于半导体吸收原理的光纤温度传感器研究取样光纤布喇格光栅滤波器的设计 热式气体质量流量计的设计 扭转光纤电流传感器的研究 几种基本光学原理的仿真分析 图像处理中各种显示方法的研究与应用 光谱吸收式气体传感器的研究与设计 表面粗糙度的光纤测量仪研究与设计 原油多相流流量测量仪的研究与设计 光学式电流互感传感器的研究与设计 变压器油中微水含量测量仪的设计与研究光纤亮度与颜色温度测量仪的研究与设计

仪器分析课程教案

第十二章电解分析法和库仑分析法 一、基本要点: 1.熟悉法拉第电解定律; 2.掌握控制电位电解的基本原理; 3.理解控制电位库仑分析方法; 4.掌握恒电流库仑滴定的方法原理及应用。 二、学时安排:4学时 电解分析法包括两方面的内容: 1.利用外加电源电解试液后,直接称量在电极上析出的被测物质的重(质)量来进行分析,称为电重量分析法。 2.将电解的方法用于元素的分离,称为电解分离法。 库伦分析法是利用外加电源电解试液,测量电解完全时所消耗的电量,并根据所消耗的电量来测量被测物质的含量。 第一节电解分析的基本原理 一、电解现象 电解是一个借外部电源的作用来实现化学反应向着非自发方 向进行的过程。电解池的阴极为负极,它与外界电源的负极相连;阳极为正极,它与外界电源的

正极相连。 例如:在C uS O4溶液侵入两个铂电极, 通过导线分别与电池的正极和负极相联。如果两极之间有足够的电压,那末在两 电极上就有电极反应发生。 阳极上有氧气放出,阴极上有金属铜析出。通过称量电极上析出金属铜的重量来进行分析,这就是电重量法。 二、.分解电压与超电压 分解电压可以定义为:被电解的物质在两电极上产生迅速的和连续不断的电极反应时所需的最小的外加电压。从理论上讲,对于可逆过程来说,分解电压在数值上等于它本身所构成的原电池的电动势,这个电动势称为反电动势。反电动势与分解电压数值相等,符号相反。反电动势阻止电解作用的进行,只有当外加电压达到能克服此反电动势时,电解才能进行。实际分解电压并不等于(而是大于)反电动势,这首先是由于存在超电压之故。 超电位(以符号η来表示)是指使电解已十分显著的速度进行时,外加电压超过可逆电池电动势的值。超电压包括阳极超电位和阴极超电位。对于电极来说,实际电位与它的可逆电位之间的偏差称为超电位。在电解分析中,超电位是电 化学极化和浓差极化引起的,前者与电极过程的不可逆性有关。后者与离子到达电极表面的速度有关。超电位是电极极化的度

基于Verilog的DDS设计与显示

硬件描述语言课程设计 题目:基于Verilog的DDS设计与显示 学院:自动化工程学院 专业:信号与信息处理 年级:2012级 姓名:黄山 2013年1 月19 日

1.设计要求 设计一个DDS 信号发生器,能够产生三角波,要求频率、相位可调。实现VGA 显示波形和参数。要求用DE2-70开发板完成。 设计要求: 一、DDS 信号发生器设计要求: (1) 频率两档可调; (2) 峰峰值两档可调; 二、VGA 波形和字符显示设计要求: (1) 用红色显示2个周期波形; (2) 在屏幕下方显示字符库。 2.设计原理及分析 一)DDS 原理(以正弦信号为例) 对于正弦信号发生器,它的输出可以用下式来描述: (1) 其中,S OUT 是指该信号发生器的输出信号波形,f OUT 指输出信号对应的频率。上式的表述对于时间t 是连续的,为了用数字逻辑实现该表达式,必须进行离散化处理,用基准时钟clk 进行抽样,令正弦信号的相位θ为 t f out πθ2= (2) 在一个clk 周期Tclk ,相位θ的变化量为 clk out clk out f f T f /22ππθ==? (3) 为了对θ?进行数字量化,把2π切割为2N 由此,每份clk 周期的相位增量θ?用量化值 (4) 且θ?B 为整数。 sin(2)=sin() out out S A f t A πθ=22N B θ θπ ??≈?2N out CLK f B f θ?≈ ?

(5) 显然,信号发生器的输出可描述为: (6) 其中θK-1指前一个clk 周期的相位值,同样得出 (7) 由上面的推导可以看出,只要对相位的量化值进行简单的累加运算,就可以 得到正弦信号的当前相位值,为用于累加的相位增量量化值θ?B 决定了信号的输出频率f OUT ,并呈现简单的线性关系。 直接数字合成器DDS 就是根据上述原理而设计的数控频率合成器,主要由相位累加器、相位调制器、正弦ROM 查找表、和DAC 构成。如图1中相位累加器、相位调制器、正弦ROM 查找表是DDS 结构中的数字部分,由于具有数控频率合成的功能,可称为NOC(Numerically Controlled Oscillators)。 BK0 BK1 BK2 BK3 BKI0 BKI1BKI2 BKI3 Q0 MULT A 幅值输入 Q 图1 DDS 信号发生器结构 二)VGA 显示原理 常见的计算机显示器有CRT ( Cathode Ray Tube ,阴极射线管)显示器和液晶显示器,本次设计针对CRT 显示。CRT 中的阴极射线枪发出电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上,产生RGB 三基色,合成一个彩色像素。用逐行扫描的方式显示图像。扫描从屏幕左上方开始,从左到右,从上到下,进行扫描。每扫完一行,电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置,在这期间,CRT 对电子束进行消隐,每行结束时,用行同步信号进行行同步;扫描完所有行,用场同步信号进行场同步, 1sin(+) k outk S A B B θθ-?=N k θπ θ B k 221 1 ?= --

《仪器分析》教案7 红外吸收光谱法

第十章红外吸收光谱法 10.1教学建议 一、从应用实例入手,介绍红外吸收光谱法的基本原理和红外光谱仪结构特征。 二、依据红外谱图确定有机化合物结构,推断未知物的结构为目的,介绍红外光谱分析方法在定性及定量分析的方面的应用。 10.2主要概念 一、教学要求: (一)、掌握红外吸收光谱法的基本原理; (二)、掌握依据红外谱图确定有机化合物结构,推断未知物的结构方法; (三)、了解红外光谱仪的结构组成与应用。 二、内容要点精讲 (一)基本概念 红外吸收光谱——当用红外光照射物质时,物质分子的偶极矩发生变化而吸收红外光光能,有振动能级基态跃迁到激发态(同时伴随着转动能级跃迁),产生的透射率随着波长而变化的曲线。 红外吸收光谱法——利用红外分光光度计测量物质对红外光的吸收及所产生的红外光谱对物质的组成和结构进行分析测定的方法,称为红外吸收光谱法。 振动跃迁——分子中原子的位置发生相对运动的现象叫做分子振动。不对称分子振动会引起分子偶极矩的变化,形成量子化的振动能级。分子吸收红外光从振动能级基态到激发态的变化叫做振动跃迁。 转动跃迁——不对称的极性分子围绕其质量中心转动时,引起周期性的偶极矩变化,形成量子化的转动能级。分子吸收辐射能(远红外光)从转动能级基态到激发态的变化叫做转动跃迁。 伸缩振动——原子沿化学键的轴线方向的伸展和收缩的振动。 弯曲振动——原子沿化学键轴线的垂直方向的振动,又称变形振动,这是键长不变,键角发生变化的振动。 红外活性振动——凡能产生红外吸收的振动,称为红外活性振动,不能产生红外吸收的振动则称为红外非活性振动。 诱导效应——当基团旁边连有电负性不同的原子或基团时,通过静电诱导作用会引起分子中电子云密度变化,从而引起键的力常熟的变化,使基团频率产生位移的现象。 共轭效应——分子中形成大 键使共轭体系中的电子云密度平均化,双键力常数减小,使基团的吸收频率向低波数方向移动的现象。 氢键效应——氢键使参与形成氢键的原化学键力常数降低,吸收频率将向低波数方向移动的现象。 溶剂效应——由于溶剂(极性)影响,使得吸收频率产生位移现象。 基团频率——通常将基团由振动基态跃迁到第一振动激发态所产生的红外吸收频率称为基团频率,光谱上出现的相应的吸收峰称为基频吸收峰,简称基频峰。 振动偶合——两个相邻基团的振动之间的相互作用称为振动偶合。

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