【正文】 對(duì)數(shù)掃描信號(hào)分為DB/HZ，DB/OCT兩種類型，它們的表達(dá)式分別為：掃頻信號(hào)：式中F(t)為瞬時(shí)頻率，K為Boost_dB/Hz。T為時(shí)間，T為掃頻信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度。F2為截止頻率，F(xiàn)1為開始頻率。對(duì)上式積分既可求頻率與時(shí)間的關(guān)系。設(shè)，則上式可以化簡(jiǎn)為dB/oct掃頻美國(guó)PELTON公司的VIB PRO系統(tǒng)有關(guān)dB/Oct掃描信號(hào)定義菜單界面圖6 dB/Oct信號(hào)的定義菜單，圖中的“CONSTANT”定義波形的頻率變化程度圖7 dB/Oct信號(hào)的頻率/時(shí)間變化曲線圖8 dB/Oct信號(hào)的幅值譜圖9 dB/Oct信號(hào)的自相關(guān)子波波形時(shí)間冪掃描信號(hào)；Tpower掃頻注：上述3種信號(hào)表達(dá)式均未加包絡(luò)時(shí)窗，實(shí)際生成這些信號(hào)時(shí)，則必須加時(shí)窗。二、脈沖信號(hào)可控震源所使用的脈沖信號(hào)主要用于檢查可控震源系統(tǒng)極性，或者用于淺層地震勘探。對(duì)脈沖信號(hào)的定義主要需要確定脈沖信號(hào)的中心頻率及脈沖信號(hào)類型。圖10 脈沖信號(hào)波形和幅值譜三、偽隨機(jī)編碼掃描信號(hào)； 偽隨機(jī)編碼信號(hào)與上述的基本掃描信號(hào)和脈沖信號(hào)不同之處在于：偽隨機(jī)編碼信號(hào)所生成的信號(hào)頻率成份在可控震源所激發(fā)的信號(hào)頻帶內(nèi)不一定呈現(xiàn)出某種函數(shù)關(guān)系變化規(guī)律，是隨機(jī)變化的； 在同樣的激發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)幅度、掃描信號(hào)長(zhǎng)度下，偽隨機(jī)編碼信號(hào)所產(chǎn)生的能量要比正弦掃描信號(hào)所產(chǎn)生的信號(hào)能量小的多。 由于隨機(jī)掃描信號(hào)不會(huì)像正弦掃描信號(hào)那樣激發(fā)出某種諧振頻率能量，因而不會(huì)對(duì)公共設(shè)施和建筑造成破壞，因此，偽隨機(jī)編碼信號(hào)可用于對(duì)地震信號(hào)敏感區(qū)域，如城鎮(zhèn)、居民區(qū)、水壩等建筑物密集地區(qū)的地震勘探。圖11 6—80HZ偽隨機(jī)編碼信號(hào)定義菜單圖12 6—80HZ偽隨機(jī)編碼信號(hào)波形圖13 6—80HZ偽隨機(jī)編碼信號(hào)幅值譜波形圖14 6—80HZ偽隨機(jī)編碼信號(hào)自相關(guān)子波波形 按鍵中斷程序部分 上位機(jī)中斷部分 數(shù)模轉(zhuǎn)換部分 本章小結(jié)第5章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)論與展望第5章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)論與展望 結(jié)論可控震源中的掃描信號(hào)發(fā)生器位于整個(gè)系統(tǒng)的最前端，其性能指標(biāo)直接影響著電源干擾引起的諧波畸變，對(duì)地震資料質(zhì)量和分辨率產(chǎn)生較大影響，因此如何提高它的幅值和頻率精度成為設(shè)計(jì)可控震源的一個(gè)很重要的課題。本設(shè)計(jì)通過對(duì)DSP相關(guān)芯片進(jìn)行軟件編程，并采用相關(guān)接口技術(shù)產(chǎn)生所要求的頻率掃描信號(hào)對(duì)以上性能指標(biāo)的改善有著明顯的作用。傳統(tǒng)的掃頻信號(hào)源輸出的信號(hào)的質(zhì)量時(shí)不高的，滿足不了工程的要求。本文采用DSP相關(guān)技術(shù)，利用軟件，通過DSP的GPIO端口進(jìn)行按鍵中斷或上位機(jī)（ARM開發(fā)板/PC機(jī)）中斷進(jìn)行頻率掃描信號(hào)的實(shí)時(shí)輸出控制。系統(tǒng)以型號(hào)為TMS320F2812的DSP芯片作為運(yùn)算處理及中斷響應(yīng)芯片來(lái)產(chǎn)生數(shù)字量掃頻信號(hào)，并利用D/A轉(zhuǎn)換器DAC8565進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，后經(jīng)過信號(hào)調(diào)理輸出模擬掃頻信號(hào)。設(shè)計(jì)出的這種新型掃頻信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展前景十分廣闊。本文在分析了國(guó)內(nèi)外可控震源掃頻信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，對(duì)掃頻信號(hào)技術(shù)的理論、設(shè)計(jì)方法、電路實(shí)現(xiàn)等進(jìn)行了深入的研究，歸納起來(lái)主要做了如下幾方面的工作:(l)根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，采用以TMs320F2812DSP為波形發(fā)生芯片以及DAC8565為核心，并配置它們的外設(shè)及接口電路，給出了基于DSP的掃頻信號(hào)發(fā)生器的總體方案。(2)對(duì)硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)并加以調(diào)試，主要包括如下幾個(gè)部分:按鍵中斷響應(yīng)電路、上位機(jī)（ARM開發(fā)板/PC機(jī)）中斷響應(yīng)電路、TMS320F2812與DAC8565外部接口(異步串行通信接口)電路等。(3)編寫相應(yīng)的中斷響應(yīng)程序、接口驅(qū)動(dòng)程序以及系統(tǒng)應(yīng)用程序。(4)對(duì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的軟件程序加以調(diào)試，主要包括如下幾個(gè)部分:人機(jī)交互程序、按鍵中斷程序、系統(tǒng)應(yīng)用主程序以及數(shù)字量掃頻信號(hào)的算法實(shí)現(xiàn)。軟件設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)和重點(diǎn)是數(shù)字量掃頻信號(hào)的算法設(shè)計(jì)、中斷程序和接口驅(qū)動(dòng)程序的軟件設(shè)計(jì)這幾個(gè)部分。(5)對(duì)輸出的波形信號(hào)進(jìn)行誤差分析及性能分析，看是否滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。運(yùn)行結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的掃頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的波形具有精度高、波形穩(wěn)定、失真小和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。而且對(duì)該掃頻信號(hào)發(fā)生器的操作十分方便，運(yùn)行比較穩(wěn)定，滿足工程應(yīng)用的要求。 不足與展望盡管本文設(shè)計(jì)出的掃頻信號(hào)發(fā)生器滿足工程應(yīng)用的要求，但在開發(fā)過程中還是有不足之處，在一些方面還需要改進(jìn)，在此提出一些改進(jìn)措施:（1）系統(tǒng)的硬件電路還可改進(jìn)，尤其是借助CPLD/FPGA等EDA技術(shù)，使電路更精簡(jiǎn)，精度更高，效果更好。（2）由于波形有干擾信號(hào)的影響，可以考慮在電路中增加補(bǔ)償電路來(lái)消除干擾信號(hào)系統(tǒng)精度的影響。（3）由于信號(hào)發(fā)生器不能產(chǎn)生較高頻率的正弦信號(hào)，因此，可以改進(jìn)系統(tǒng)的部分硬電路或改進(jìn)軟件程序，使TMS320F2812產(chǎn)生較寬頻率范圍的正弦信號(hào)量?？偠灾搾哳l信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)思想是完全可行的，所采用的技術(shù)與國(guó)外產(chǎn)品的術(shù)基本上相同，在此基礎(chǔ)上做出進(jìn)一步地完善，最終可使該產(chǎn)品具有非常好的實(shí)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1] 高翠云，江朝暉，孫冰. [2] 宋克柱，王硯方. (4):4648[3] 馬玲. ，第715研究所，2001(2)[4] ， ，. Comparative analysis of digital sine wave generation methods. Photonics Technology Letters，IEEE，2002，14(11):16051607[5] Eyre J， Bier J. The evolution of DSP Processors. Signal Processing Magazine，IEEE2000，17(2):Page(s):4351[6] 蘇奎峰,呂強(qiáng)，耿慶鋒，陳圣儉. TMS320F2812 :電子工業(yè)出版社,2005[7] 王曉娜，吳石增，于陽(yáng). ,[8] 姜艷波. [9] 萬(wàn)山明. ：北京航空航天大學(xué)出版社,[10] TMS320x281x Digital Signal Processors Data Manual. Texas Instruments,2004[11] 彭啟宗. DSP集成開發(fā)環(huán)境：CCS及其DSP/：電子工業(yè)出版社，2004[12] 劉益成，孫祥娥. 數(shù)字信號(hào)處理. 北京:電子工業(yè)出版社，[13] 徐科書，張翰，陳智淵. TMS320x DSP應(yīng)用與原理. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2006[14] 劉和平，鄧力，江渝，張占龍. 數(shù)字信號(hào)處理原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用基礎(chǔ)——：[15] 蘇奎峰，呂強(qiáng)，常天慶，張永秀. TMS320X281x ：北京航空航天大學(xué)出版社，[16] 魏偉. ：[17] 陳子為，姚振東. ：西安電子科技大學(xué)出版社，2008[18] 王正剛. [19] 周波，周德忠. 正弦穩(wěn)態(tài)掃頻信號(hào)的產(chǎn)生與輸出. 武漢冶金科技大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版).[20] 張悅. [21] 王廷銀，AD7846及其基于DSP芯片信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，儀器儀表學(xué)報(bào)，[22] 譚浩強(qiáng)，C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，北京：清華大學(xué)出版社，1991[23] 張雄偉、陳亮、徐光輝，DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用，北京：電子工業(yè)出版社，2003[24] 劉峰. 任意頻譜信號(hào)發(fā)生器的硬件設(shè)計(jì). [25] 孫鋒，王忠仁，陳祖斌，樊丹丹. 可控震源的偽隨機(jī)掃描與系統(tǒng)測(cè)試. 光學(xué)精密工程Optics and Precision [26] 樊丹丹. [27] ，2004[28] 陳旭勤. [29] 李秋成. [30] 連綏仁. [31] 李瑞. [32] 張樹團(tuán)，張凱，李靜. 基于 TMS320F2812 [33] ,2008 ,6 :35237[34] ,2005 ,119 (1) :38240.[35] 彭之威，薛雷，馮運(yùn)亮. 基于DSP和DDS技術(shù)的EAS掃頻信號(hào)源設(shè)計(jì). 微計(jì)算機(jī)信息(測(cè)控自動(dòng)化)2008年第24第101期[36] 程明，趙恒，陳瑩. [37] 樊秀云,張合敏. 基于DDS的掃頻信號(hào)發(fā)生器. [38] 黃偉嘉. 國(guó)外微波掃頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)展概況.[39] DAC8565. Texas 致謝致謝