民权网站建设,外贸企业论坛网站建设,网上推广app,免费做产品宣传的网站为实现阵列涡流检测系统总体功能#xff0c;需研制一套多通道信号采集硬件系统#xff0c;以搭配 软件编程实现分时激励和分时采集。基于以上要求#xff0c;本章介绍了阵列涡流检测系统的硬 件模块设计。 3.1 阵列涡流检测系统总体设计 阵列涡流检测系统需要利用 DA … 为实现阵列涡流检测系统总体功能需研制一套多通道信号采集硬件系统以搭配 软件编程实现分时激励和分时采集。基于以上要求本章介绍了阵列涡流检测系统的硬 件模块设计。 3.1 阵列涡流检测系统总体设计 阵列涡流检测系统需要利用 DA 数模转换芯片对激励线圈进行正弦激励激励信号 需外加功率运放提高带负载能力。感应线圈的感应信号会被 AD 模数转换芯片进行采集 ZYNQ 的 PL 部分会将 AD 模数转换芯片的数字量保存在 FIFO 中编写数字相敏检波 算法将感应电压信号进行阻抗分解实现感应信号实部、虚部和相位差的获得。最后通 过 LWIP 传输到上位机中进行显示。 3.2 阵列涡流检测系统硬件设计 3.2.1 ZYNQ 平台 Zynq-7000 系列是 Xilinx 设计的拥有 FPGAARM 的结合全可编程这是一个野心 也是一个趋势便于设计开发加速产品上市 [51-53] Zynq-7020 芯片内部所集成的 FPGA 和 ARM 资源 FPGA 一种硬件可编程芯片 ARM 是基于 RISC 的微处理器具有软件 可编程性两者结合稳定性和灵活性高 [54-56] 。 ZYNQ 的 PS 和 PL 之间的传输采用了 AXI 总线两者之间的数据传输是通过乒乓缓存的方式进行 ZYNQ 的 PS 包含处理器和 DDR 控制器 PL 部分包含 Xilinx 的 Artix 处理器 PS 和 PL 的集成让 ZYNQ 既拥有了极其 强大的扩展性又降低了开发难度提高了数据传输的稳定性 [57-61] 。 3.2.2 DAC 转换电路 选用 AD9767 将 ROM 查找表中的数字量转换为模拟量。 AD9767 是一个双通道高 速 14 位 CMOS DAC 最高数模转换速度可达 125MSPS 。 AVDD 引脚为模拟电压输入 输入电压范围最高可达到 6.5V AVDD 引脚的电压最高值限定了模拟电压的范围。 DVDD 引脚为数字电压输入输入电压范围最高可达到 6.5V DVDD 引脚电压幅值过 高导致 AD9767 会提高对数字电压高电平所要求的实际电压数值。 AD9767 里内部含有控制放大器用于调节全尺度输出电流 I OUTFS 全尺度输出电流 I OUTFS 是参考电流 I REF 的 32 倍。 AD9767 通过将IREF限定在 62.5μA 到 625μA 可以将IOUTFS限定在 2mA 到 20mA 之间。 其中 DAC CODE 表示 AD9767 的输入数字量 AD9767 有两个数字输入通道每个 输入数字通道都有 14 个并联输入且都有独立的 WRT 线和 CLK 线。当 MODE 引脚绑定 为逻辑 1 时 AD9767 将进入双端口模式这时每个 DACs 都有自己完全独立的数字输 入和控制线两者互不干扰。 数字量会进入到输入锁存器中之后会进入到 DAC 锁存器最后模拟量会得到新 值。其中 WRT 线路控制通道输入锁存而 CLK 线路控制 DAC 锁存两组锁存器都会 在各自的控制线的上升边缘进行更新。在 AD9767PCB 布线的时候可以将 WRT 和 CLK 接在一起使得两组锁存器同时更新但 CLK 不可以滞后 WRT 否则将突破数据的建 立保持时间会使得数据的输出出现错误。 当 MODE 引脚设定为逻辑 0 时 AD9767 会以交错模式运行此时 WRT1 将作为 IQWRT 而 CLK1 将作为 IQCLK WRT2 作为 IQSEL CLK2 作为 IQRESET 。在 IQWRT 的上升沿数字量会进入到设备中。当 IQSEL 为逻辑 1 时数字量会进入到通道 1,当 IQSEL 为逻辑 0 时数字量会进入到通道 2 。当 IQRESET 为高电平时 IQCLK 将会被 禁用当 IQRESET 变为低电平时在 IQCLK 的下一个上升沿 DAC 锁存器会被更新 并改变模拟量的输出值。 本设计中将 MODE 引脚连接到 3.3V 电压中即将 MODE 置为高电平使得通道之 间是独立运作的将通道 2 的 14 个输入量接 10K 电阻连地 CLK2 和 WRT2 可以不接 电阻使得通道 2 关闭。 为了将 AD9767 的差分输出变为单端输出采用一个运算放大器来执行差分到单端 的转换。这里选用 AD8066 电压反馈放大器。 AD8066 是双路放大器具有 5V 到 24V 宽电源供电带宽为 145MHz 具有轨到轨输出能力。 如图 3-5 所示 AD8066 差分输出由 R20R26R21 和 R2 确定。 3.2.3 功率放大电路 OPA544F 是一种高压高电流运算放大器具有 2A 的高电流输出能力可以驱动高 功率负载拥有 ±10V 到 ±35V 的宽电源供电范围。 OPA544F 内部具有热保护最大保护 电流为 4A 实测将 OPA544F 的正负电源接反测量电流值为 3980mA 上下可以起到 限流保护的作用。 将 OPA544F 运放设置成同相放大用±12V 供电组成同相放大电路。 3.2.4 激励通道模拟开关 激励线圈和感应线圈可以相互转换将功率运放的输出连接到 8 个线圈需要一个 多路复用开关。在选取激励多路复用开关的时候需要考量的是多路开关最大可通过的电 流值很遗憾大部份整合度高的多路开关的可通过电流值都很小目前发现了一种但是 只允许一个通道的关断因此需要每一个通道都配备一个模拟开关。 。。。 利用所构建的涡流无损检测硬件和软件系统用信号发生器作为标准信号源代替感 应线圈的感应信号检验设计的硬件系统输出激励和接收感应信号的能力以及数字相敏 检波算法的正确性。整个系统包括信号发生器、电源、示波器、 ZYNQ 核心板、采集系 统板等模块构造如图 5-10 所示的检验系统利用逻辑分析仪抓取信号发生器与 DA 输 出信号进行相位计算并与数值相敏检波算法计算的相位进行对照验证系统设计。