超聲波多普勒測(cè)管道流速流量的發(fā)射接收電路以及其信號(hào)處理等設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-06-29 17:24本頁(yè)面
【正文】 0－5V之間，滿足后級(jí)A/D要求。 放大電路 A/D采樣模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)是數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵，直接關(guān)系到采集系統(tǒng)的性能、速度。因此，要根據(jù)系統(tǒng)的要求合理的選擇A/D。選擇A/D時(shí)，一般主要考慮的因素是精度和速度。精度與系統(tǒng)中所測(cè)量控制的信號(hào)范圍有關(guān)，轉(zhuǎn)換器位數(shù)應(yīng)該比總精度要求的最低分辨率高一位。速度由輸入信號(hào)的最高頻率來確定，要保證轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率高于系統(tǒng)要求的采樣頻率。在本系統(tǒng)中所要采集的是多普勒頻移信號(hào)，其頻率不大于15KHz，為滿足采樣定理，要求采樣頻率應(yīng)在30KHz以上。鑒于以上考慮，系統(tǒng)采用AD公司生產(chǎn)的并行高速A/D芯片AD9221，12位的分辨率，完全可以滿足系統(tǒng)對(duì)精度和速度的要求。另外，AD9221還具有高信噪比、低失真度、低功耗的特點(diǎn)，可單電源5V供電，輸入信號(hào)范圍可以調(diào)節(jié)，且如果輸入信號(hào)超出或低于可測(cè)范圍，則會(huì)產(chǎn)生溢出報(bào)警，因此可以通過查詢溢出報(bào)警引腳來檢測(cè)輸入電壓幅度是否超出測(cè)試范圍。12位數(shù)據(jù)引腳與單片機(jī)的P1和P2口相連接，A/D的時(shí)鐘信號(hào)和溢出報(bào)警信號(hào)由單片機(jī)的P3口控制。芯片內(nèi)部設(shè)有電壓基準(zhǔn)電路，如果想改變參考電壓的范圍可以外接電壓基準(zhǔn)芯片，其輸入電壓的范圍在0－5V。 A/D采樣電路芯片進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)輸出都只由一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來控制。在時(shí)鐘的上升沿時(shí)，A/D開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換，當(dāng)在時(shí)鐘的下降沿時(shí)，即可讀取電壓轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。這樣便可以通過控制時(shí)鐘信號(hào)的頻率來控制A/D采樣的頻率。 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)序在采用周期圖譜分析法時(shí)，A/D的采樣頻率所引起的測(cè)量誤差為： 式（4－13）式中，為信號(hào)頻率；為測(cè)量到的信號(hào)頻率；為頻率分辨率；為采樣頻率。N為采樣點(diǎn)數(shù)。測(cè)量相對(duì)誤差為： 式（4－14）為了提高測(cè)量精度，要降低采樣頻率，增加采樣點(diǎn)數(shù)。一方面，采樣頻率的減小是有限度的，要滿足香農(nóng)定理；另一方面，點(diǎn)數(shù)增加則增大計(jì)算量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。在采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)一定的情況下，信號(hào)頻率越低，測(cè)量誤差越大。若在整個(gè)信號(hào)范圍內(nèi)用同一采樣率，計(jì)算精度由信號(hào)最低頻率時(shí)的精度決定。由于系統(tǒng)采用單片機(jī)作為運(yùn)算和存儲(chǔ)單元，其運(yùn)算速度和存儲(chǔ)空間有限，因此采樣點(diǎn)數(shù)的增加是有限的。因此，為減小誤差，系統(tǒng)在滿足香農(nóng)定量的前提下，對(duì)于不同的信號(hào)頻率設(shè)置不同的采樣頻率，這樣便可減小由采樣頻率所引起的誤
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