VXI总线数采通用模块开发及其在管道漏磁检测数据采集分析系统中的应用

摘要

本文设计的内容包括两部分，第一部分是研制一个VXI总线数采通用模块，该模块是一个多通道、高精度的VXI总线模块，第二部分是应用研制的VXI总线数采通用模块组成基于VXI总线的数采系统，该系统为国家十五海洋863重大专项“海底管道内爬行器及其检测技术”项目进行漏磁信号实验室取样，采集和分析。 由于VXI总线是一种新型测量仪器标准总线，由它组成的系统具有标准化、通用化、系列化、模块化的显著优点，因此采用VXI总线组成的数采系统具有许多优点，较适合于实验室作数据处理和分析用。本课题研制的VXI数采通用模块是高精度的C尺寸差分32通道模块，该模块采用模块化的架构，由A/D功能模块、FPGA模块和DSP数字信号处理模块构成。FPGA模块主要完成VXI总线接口设计以及A/D功能模块和DSP模块的逻辑控制。本课题设计的VXI总线数采模块具有通用性，只要改变具体的功能模块、FPGA的逻辑功能以及上位机的程序就可以完成不同的功能。 由VXI总线数采通用模块组成的数采系统用于实验室中模拟样管的数据采集和分析是很重要的一环，它为实际的工程样机的研制提供重要的技术设计参数和方法。本文利用小波变换良好的时频局部化特性，用具有线性相位的双正交样条小波，来有效地消除漏磁缺陷信号中的高频噪声，以满足后续数据处理的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题的研制背景

1.2管道漏磁缺陷检测的数据采集和处理实验室分析系统

1.3本文的创新点

第二章VXI总线接口及其设计

2.lVXI总线概述

2.1.1 VXIbus的演变

2.1.2 VXIbus的系统概述

2.l.3 VXI总线系统的优点

2.2 VXIbus的结构配置与控制方案

2.2.1结构配置

2.2.2系统控制方案

2.3硬件寄存器与通讯

2.4 VXI总线接口的设计实现

2.4.1 VXI总线模块的基本构成

2.4.2 VXI总线接口设计

2.4.3电磁兼容性设计

2.5用FPGA实现VXI总线的接口

2.5.1 FPGA的结构特点

2.5.2 FPGA的设计流程

2.5.3VXI总线接口的VHDL编程

2.5.4FPGA使用要点

2.6 VXI总线数采通用模块的软件设计

2.7本章小结

第三章　A／D功能模块的设计

3.1设计要求

3.2设计思路

3.3模拟多路开关

3.4 A/D转换芯片

3.4.1 A／D转换芯片的选择

3.4.2 AD676芯片使用

3.4.3 AD676与VXI总线的接口

3.4.4放大电路

3.4.5电压基准源

3.4.6电压跟随器

3.5 A／D功能模块中应用的抗干扰措施

3.6本章小结

第四章　DSP数字信号处理模块的设计

4.1 DSP技术发展概况

4.2 DSP模块的硬件设计

4.2.1 DSP芯片的电源设计

4.2.2 3.3V和5V混合逻辑设计

4.2.3 DSP的内部存储器及外部存储器接口

4.2.4自举加载器(BOOTLOADER)设计

4.2.5复位电路的设计

4.2.6 DSP芯片对未使用管脚的约定

4.3 DSP模块的软件设计

4.3.1 COFF文件格式

4.3.2 FLASH的编程操作

4.3.3 DSP程序框图及实现要点

4.4本章小结

第五章　漏磁信号数据采集及预处理

5.1前言

5.2漏磁检测原理

5.3实验数据处理电路

5.4小波变换原理

5.5小波去噪算法

5.5.1小波基的选取

5.5.2噪声信号的小波分析特性

5.5.3利用小波变换模极大值消除噪声

5.5.4小波变换去噪结论

5.6漏磁信号去噪实验结果

5.7本章小结

第六章　结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢

附录