基于图像定位的PCB板级EMI自动监测系统

摘要

随着电子技术的飞速发展，电路工作频段不断提高，而电路的板级密度越来越大，但是随之而来的是EMC问题。特别是电磁干扰问题，已经成为电子产品设计中十分重要的问题。PCB是电子产品的基本单元，其电磁辐射干扰是否超过限定值，是电子产品设计工程师必须关注的。而搭建一套能直观了解PCB上的EMI分布的监测系统，可以有效地帮助设计工程师从源头上解决EMC问题。本文将图像定位技术与电磁干扰自动获取与处理技术有机结合起来，开发了一套实用的基于图像定位的PCB板级EMI自动监测系统。该自动监测系统以上位机为核心，控制图像采集模块、二维运动平台、频谱仪三个部分。首先，利用图像采集模块，对待测PCB板进行拍摄，用于后期图像定位；然后控制二维运动平台承载探头，对PCB进行蛇形扫描，同时上位机从频谱仪读取各位置的频谱数据。最后，结合图像定位信息对数据进行处理，将电磁干扰信息以着色图片直观地表示出来，并形成测试报告。
　　本研究分为六个部分：第一，对基于图像定位的PCB板级EMI自动监测系统进行了概述，并简单介绍了二维运动平台。第二，对图像采集模块的步进电机控制、丝杆直线导轨原理进行了描述。第三，介绍了边缘检测的原理，以及边缘检测后的图像定位。第四，通过传输线理论、上下屏蔽的共面波导原理、法拉第电磁感应定律引出了磁场探头的模型，并运用HFSS进行优化仿真，最后进行了实物制作与测试。第五，介绍了自动监测系统平台的搭建，包括串口通信、数据处理、界面设计等。并对两款PCB进行了测试，测试结果能直观地显示EMI较大的位置，可以节约开发成本和时间。第六，对于本文的总结，以及展望。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 本文主要内容及结构安排

第二章基于图像定位的PCB板级EMI自动监测系统组成概述

2.1 EMC概述[1-4]

2.2 自动监测系统组成概述

2.3 本章小结

第三章图像采集控制模块

3.1 步进电机概述以及步进电机驱动器

3.2 基于单片机的步进电机控制

3.3 步进电机控制软件设计

3.4 本章小结

第四章 基于边缘检测的图像定位算法的设计

4.1 边缘检测算法原理

4.2边缘检测算法的实现

4.3 边缘检测后的图像定位

4.4 本章小结

第五章磁场探头的设计

5.1 探头设计的基本理论

5.2 磁场探头的性能指标以及工作原理

5.3 探针的仿真、实物制作以及测试

5.4 本章小结

第六章自动监测系统的搭建与实现

6.1 图像采集控制

6.2 频谱仪的远程控制

6.3 数据的处理

6.4 自动监测系统的实测

6.5 系统验证

6.6 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 本论文工作总结

7.2 未来工作展望

参考文献

致谢