利用信號(hào)平均技術(shù)，消除噪聲干擾提升重復(fù)信號(hào)采樣的精準(zhǔn)度
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同時(shí)，相比利用軟件來處理信號(hào)平均，信號(hào)平均模式可以減少CPU的負(fù)荷。由于信號(hào)平均模式是基于FPGA的，因此整個(gè)計(jì)算過程都是獨(dú)立于CPU完成的。
下表比較了采用不同的解決方案（一個(gè)基于軟件，一個(gè)基于FPGA）后的測(cè)試結(jié)果。其中PCIe-9852采集的是一個(gè)2.0Vpp，200kHz的連續(xù)正弦波，且使用了100個(gè)重觸發(fā)事件。PCIe-9852的采樣率為200MS/s，每次采集的數(shù)據(jù)總量為100kS。結(jié)果表明，信號(hào)平均模式優(yōu)于基于軟件的解決方案。當(dāng)數(shù)據(jù)量和重觸發(fā)次數(shù)增加時(shí)，或者測(cè)試平臺(tái)采用的是低功耗的處理器時(shí)，信號(hào)平均模式的優(yōu)勢(shì)將更加明顯。
軟件 | 信號(hào)平均模式 | |
所需內(nèi)存空間 | 100000*100*2字節(jié) (19 MB) | 100000*2字節(jié) (0.19 MB) |
數(shù)據(jù)采集所需時(shí)間 | 50 ms | 50 ms |
數(shù)據(jù)處理所需時(shí)間 | 215.87 ms | 18.306 ms |
數(shù)據(jù)傳輸所需時(shí)間 | 15.4 ms | 0.154 ms |
合計(jì)時(shí)間 | 281.27 ms | 68.46 ms |
表1 - 基于軟件和基于數(shù)據(jù)平均模式的信號(hào)平均測(cè)試結(jié)果對(duì)比
下面的框圖顯示了使用信號(hào)平均模式和基于軟件的信號(hào)平均的處理規(guī)則。
圖3- 由軟件（CPU）執(zhí)行的信號(hào)平均
圖4-由數(shù)據(jù)平均模式執(zhí)行的信號(hào)平均
分布式光纖測(cè)溫（DTS）中的成功應(yīng)用
分布式光纖測(cè)溫（DTS）是一個(gè)非常典型的、得益于信號(hào)平均技術(shù)的應(yīng)用。DTS是采用基于光時(shí)域反射（OTDR，Optical Time-Domain Reflectmeter）的測(cè)量?jī)x器，通過光纖來測(cè)量溫度，從而取代了傳統(tǒng)的熱電偶或熱敏電阻。采用DTS的解決方案，除了可以獲得準(zhǔn)確的溫度數(shù)據(jù)，還可以節(jié)省大量的成本。通過采用脈沖激光耦合器，DTS可以測(cè)量長(zhǎng)達(dá)30km的光纖。當(dāng)特定區(qū)域的溫度變化時(shí)，光的波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化，并以反向散射光的形式在光纖中傳播。通過對(duì)反向散射光的精確測(cè)量可以獲得準(zhǔn)確的溫度變化數(shù)據(jù)。
如此高速的重復(fù)信號(hào)，其攜帶的噪聲已經(jīng)達(dá)到令人望而卻步的水平，而由一個(gè)高速高精度的數(shù)字化儀來處理這樣的信號(hào)是非常理想的解決方案，并且對(duì)于這樣的應(yīng)用來說，信號(hào)平均功能是非常重要的因素。凌華科技PCIe-9852是一款2通道200MS/s 14位高速數(shù)字化儀，非常適合DTS的應(yīng)用。PCIe-9852的2個(gè)模擬輸入可以同步接收斯托克斯和反斯托克斯光，并且其高精度采樣率可以輕易滿足30km以上的檢測(cè)距離。此外，通過數(shù)據(jù)平均模式提供的板載信號(hào)平均可以從復(fù)雜的環(huán)境中提取出極其微小的檢測(cè)數(shù)據(jù)。
評(píng)論