摘要：介紹了一種用于12路通道溫度采集的PC104采集卡的設計。重點描述了實現通道校正、采集數據的控制器的設計過程。該控制器提供了一定的數據緩沖能力和多種參數的工作方式，使得PC104采集卡的功能比較強大和全面，并且非常靈活。其設計思路值得以后類似的采集卡借鑒。實際運行結果表明，該采集卡的設計是成功的，并且工作可靠。

關鍵詞：溫度采集AD7711PC104控制器CPLD

PC104總線是一種出現已久的棧式總線，基本上屬于ISA總線的變型。模塊尺寸很小（90mm×96mm），多個模塊通過針孔結構堆疊而成，形成的系統結構緊湊、抗沖擊性能好，加上現在廣泛應用的低功耗技術，使PC104總線特別適于用戶自行開發特殊應用產品。

對于低速率、高精度的測量系統而言，A/D芯片AD7711是個功能完事的模擬前端。它直接從傳感器接收信號，通過一個可編程的增益控制后將信號送到模擬調節器，再經濾波后輸出一個16位的串行數字字。它的主要結構特點是：內部包含有一個∑-ΔA/D轉換器，具有非常高的轉換精度；兩個通道的可編程增益前端；帶內部SRAM的校正控制器，使得校正因子可讀可寫；時鐘發生器；低通數字濾波器，具有可編程的通阻帶分截點；一個雙向串行通信端口，能較方便地與微處理器接口；可以單電壓或雙電壓供電，具有較低的功耗。

對于RTD（電阻式溫度檢測）傳感器的應用，AD7711是一款很不錯的選擇。本文介紹的PC104采集卡主要用于分布式溫度點采集測量，上面集成了12個AD7711，形成12個通道，每個通道可以輸入兩路模擬信號，其中一路為單極性輸入，另一路為雙極性輸入。

1電路原理

摘要：討論基于USB接口的高速數據采集卡的設計與實現。詳細講述數據采集卡的硬件部分設計，并簡要介紹固件程序、驅動程序和應用軟件的設計。

關鍵詞：USB2.0FPFOFPGA固件程序主從系統

引言

數據采集在現代工業生產及科學研究中的重要地位日益突出，并且實時高速數據采集的要求也不斷提高。在信號測量、圖像處理、音頻信號處理等一些高速、高精度的測量中，都需要進行高速數據采集。現在通用的高速數據采集卡一般多是PCI卡或ISA卡，這些采集卡存在很多缺點，比如安裝麻煩，價格昂貴，尤其是受計算機插槽數量、地址、中斷資源的限制，可擴展性差。

通用串行總線USB是用來連接外圍設備與計算機之間的新式標準接口總線。它是一種快速、雙向、同步傳輸、廉價的并可以實現熱拔插的串行接口。USB技術是為實現計算機和通信集成而提出的一種用于擴充PC體系結構的工業標準。基于USB接口的高速數據采集卡，充分利用了USB總線的優點，它也必將被越來越多的用戶所接受。

1USB數據采集卡原理

摘要：介紹了應用在焊縫缺陷自動超聲檢測系統中的高速數據采集卡的性能，給出了其硬件實現方案和WINDOWS98下的虛擬設備驅動程序（VXD）。該數據采集卡不僅具有較高的采樣頻率，而且充分利用PCI總線帶寬，實現了高速數據傳輸。測試表明，WINDOWS98應用程序能夠穩定地采集焊縫信號，滿足系統對數據采集的要求。

關鍵詞：數據采集PCI總線焊縫缺陷VXD

焊縫缺陷自動超聲檢測系統是一種重要的無損探傷設備，可用于檢測平板、管道、容器等的縱、橫焊縫以及接管角焊縫缺陷。與手工檢測方法相比，該系統具有運行平穩、漏檢率低、顯示直觀等優點。

在焊縫缺陷自動超聲檢測系統中，缺陷回波信號通常為寬度約10ns～100ns、幅值在幾十μV到幾十mV之間的窄脈沖。為滿足缺陷回波信號的檢測要求，研制了一種基于PCI總線的高速數據采集卡，它是面向超聲檢測應用而設計的：該卡采用轉換速率為60MHz的八位高速A／D以滿足數據采集的要求；為緩存A／D芯片輸出的高速數據并充分利用PCI總線帶寬，加入32KB的高速FIFO緩存組；同時，為滿足多通道探傷的要求，設計了通道選擇電路以實現通道之間的切換；此外，為調理缺陷回波信號，卡上還配有高增益高帶寬放大電路。

1高速數據采集卡的工作原理

焊縫缺陷自動超聲檢測系統的信號采集框圖如圖1所示。系統的工作原理是：首先由高壓脈沖發生電路發射高壓脈沖；高壓脈沖經換能器形成超聲波信號，遇到缺陷或雜質時產生反射波，經換能器轉換為電壓信號，該信號經放大調理、A／D轉換后，形成數字量，寫入高速FIFO存儲器中。最后，由PCI接口芯片將FIFO中的數據適時地寫入內存。

摘要：介紹基于CATV的雙向FFSK數據通信線程和軟件設計的原理、流程。該裝置實現簡單、成本低廉、性能可靠，并在實際應用中得以成功運用。

關鍵詞：雙向CATV窄帶FFSK

有線電視網（CATV）是中國普及最廣的網絡，在已建的賓館、居民小區中絕大部分都已建成。因此利用已有的網絡進行更廣泛的功能的開發，如：影視點播、安防監控、自動抄表及其它的服務呼叫等，是一個值得研究的課題。這些功能實現的關鍵，是在同軸電纜中控制信令的可靠實現。

在CATV網中，由于分支較多、用戶繁雜、線路老化等原因，不可避免地會造成大量的干擾信號的竄入。在實際的頻譜測試中，整個其帶經常被噪波干擾抬高，因此，尋找廉價且可靠的線路和傳送方案變得尤為重要。為此，我們通過長期的試驗和實驗，研制出一成本極其低廉，性能相當可靠的工作電路和通信方案，并在實際裝機運行中使用。

1硬件組成及原理框圖

1.1傳輸通道

前言：隨著計算機軟件、硬件技術的日新月異的發展和普及，人類已經進入一個高速發展的信息化時代，人類大概有80%的信息來自圖像，科學研究、技術應用中圖像處理技術越來越成為不可缺少的手段。圖像處理所涉及的領域有軍事應用、醫學診斷、工業監控、物體的自動分檢識別系統等等，這些系統無不需要計算機提供實時動態，效果逼真的圖像。

基于圖像采集卡的視頻圖像處理系統

計算機圖像處理系統從系統層次上可分為高、中、低檔三個層次，目前一般比較普及的是低檔次的系統，該系統由CCD（攝像頭）、圖像采集卡、計算機三個部分組成，其結構簡單，應用方便，效果也比較不錯，得到的圖像較清晰。目前網上基于VC開發經驗的文章不少，可是關于如何在VC開發平臺上使用圖像采集卡的文章確沒發現，筆者針對在科研開發中積累的使用圖像采集卡經驗，介紹如何自己是如何將采集卡集成到圖像開發系統中，希望能夠給目前正需要利用圖像采集卡開發自己的圖像處理系統的朋友有所幫助。

使用的攝像機采用臺灣BENTECHINDUSTRIAL有限公司生產的CV-155L黑白攝像機。該攝像機分辨率為752x582。圖象采集卡我們采用北京中科院科技嘉公司開發的基于PCI總線的CA-MPE1000黑白圖象采集卡。使用圖像采集卡分三步，首先安裝采集卡的驅動程序，并將虛擬驅動文件VxD.vxd拷貝到Windows的SYSTEM目錄下；這時候就可以進入開發狀態了，進入VC開發平臺，生成新的項目，由于生產廠家為圖像采集卡提供了以mpew32.dll、mpew32.lib命名的庫文件，庫中提供了初始硬件、采集圖像等函數，為使用這些函數，在新項目上連接該動態庫；最后一步就是采集圖像并顯示處理了，這一步要設置系統調色板，因為采集卡提供的是裸圖形式，既純圖像數據，沒有圖像的規格和調色板信息，這些需要開發者自己規定實現，下面是實現的部分代碼：

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前言：隨著計算機軟件、硬件技術的日新月異的發展和普及，人類已經進入一個高速發展的信息化時代，人類大概有80%的信息來自圖像，科學研究、技術應用中圖像處理技術越來越成為不可缺少的手段。圖像處理所涉及的領域有軍事應用、醫學診斷、工業監控、物體的自動分檢識別系統等等，這些系統無不需要計算機提供實時動態，效果逼真的圖像。

基于圖像采集卡的視頻圖像處理系統

計算機圖像處理系統從系統層次上可分為高、中、低檔三個層次，目前一般比較普及的是低檔次的系統，該系統由CCD（攝像頭）、圖像采集卡、計算機三個部分組成，其結構簡單，應用方便，效果也比較不錯，得到的圖像較清晰。目前網上基于VC開發經驗的文章不少，可是關于如何在VC開發平臺上使用圖像采集卡的文章確沒發現，筆者針對在科研開發中積累的使用圖像采集卡經驗，介紹如何自己是如何將采集卡集成到圖像開發系統中，希望能夠給目前正需要利用圖像采集卡開發自己的圖像處理系統的朋友有所幫助。

使用的攝像機采用臺灣BENTECHINDUSTRIAL有限公司生產的CV-155L黑白攝像機。該攝像機分辨率為752x582。圖象采集卡我們采用北京中科院科技嘉公司開發的基于PCI總線的CA-MPE1000黑白圖象采集卡。使用圖像采集卡分三步，首先安裝采集卡的驅動程序，并將虛擬驅動文件VxD.vxd拷貝到Windows的SYSTEM目錄下；這時候就可以進入開發狀態了，進入VC開發平臺，生成新的項目，由于生產廠家為圖像采集卡提供了以mpew32.dll、mpew32.lib命名的庫文件，庫中提供了初始硬件、采集圖像等函數，為使用這些函數，在新項目上連接該動態庫；最后一步就是采集圖像并顯示處理了，這一步要設置系統調色板，因為采集卡提供的是裸圖形式，既純圖像數據，沒有圖像的規格和調色板信息，這些需要開發者自己規定實現，下面是實現的部分代碼：

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前言：隨著計算機軟件、硬件技術的日新月異的發展和普及，人類已經進入一個高速發展的信息化時代，人類大概有80%的信息來自圖像，科學研究、技術應用中圖像處理技術越來越成為不可缺少的手段。圖像處理所涉及的領域有軍事應用、醫學診斷、工業監控、物體的自動分檢識別系統等等，這些系統無不需要計算機提供實時動態，效果逼真的圖像。

基于圖像采集卡的視頻圖像處理系統

計算機圖像處理系統從系統層次上可分為高、中、低檔三個層次，目前一般比較普及的是低檔次的系統，該系統由CCD（攝像頭）、圖像采集卡、計算機三個部分組成，其結構簡單，應用方便，效果也比較不錯，得到的圖像較清晰。目前網上基于VC開發經驗的文章不少，可是關于如何在VC開發平臺上使用圖像采集卡的文章確沒發現，筆者針對在科研開發中積累的使用圖像采集卡經驗，介紹如何自己是如何將采集卡集成到圖像開發系統中，希望能夠給目前正需要利用圖像采集卡開發自己的圖像處理系統的朋友有所幫助。

使用的攝像機采用臺灣BENTECHINDUSTRIAL有限公司生產的CV-155L黑白攝像機。該攝像機分辨率為752x582。圖象采集卡我們采用北京中科院科技嘉公司開發的基于PCI總線的CA-MPE1000黑白圖象采集卡。使用圖像采集卡分三步，首先安裝采集卡的驅動程序，并將虛擬驅動文件VxD.vxd拷貝到Windows的SYSTEM目錄下；這時候就可以進入開發狀態了，進入VC開發平臺，生成新的項目，由于生產廠家為圖像采集卡提供了以mpew32.dll、mpew32.lib命名的庫文件，庫中提供了初始硬件、采集圖像等函數，為使用這些函數，在新項目上連接該動態庫；最后一步就是采集圖像并顯示處理了，這一步要設置系統調色板，因為采集卡提供的是裸圖形式，既純圖像數據，沒有圖像的規格和調色板信息，這些需要開發者自己規定實現，下面是實現的部分代碼：

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摘要：分析了雷達視頻采集的必要性和意義，介紹了通過PCI實現高速雷達視頻信號的采集實現方案，并分析了方案中的各個模塊的功能。

關鍵詞：雷達視頻數據采集PCIPC機

在傳統的雷達顯示終端中所涉及到的視頻信號是模擬的，隨著計算機技術和IC技術的不斷發展，使這種模擬信號的數字化成為可能，使得雷達視頻的存儲和遠距離傳輸成為可能，并在實際中得到越來越多的應用。在基于這種技術背景下開展了相應的研究。

1視頻采集方案可行性分析

方案的設計主要考慮雷達視頻帶寬，即距離分辨率。在采集卡部分影響帶寬的數據瓶頸在于三方面：AD采樣量化、FIFO讀寫速度和PCI的DMA速度。硬件方案中采用TLC5540，最高采樣率可以達到40MHz，采樣深度為8bits；FIFO采用IDT72V36100，最高讀寫速度可以達到133MHz；計算機PCI總線的數據帶寬可達到532Mbps，在實際中，由于受硬件環境，如主機板和CPU的影響，采用133Mbps的PCI卡。在PC機部分數據瓶頸主要在于磁盤數據訪問速度，普通磁盤的數據訪問速度為40Mbps。若數字化雷達視頻帶寬達到30Mbps、量化深度為8bits，則數據采樣率為30MHz，距離分辨率為300，000，000／2／30,000，000=5m，這樣的分辨率能夠滿足一般的導航和警戒雷達。若量化深度降低，則距離分辨率將進一步提高。由以上分析可見所采用方案能夠滿足視頻的帶寬要求。

2系統實現的關鍵點

電力電纜測試信號消噪以及電纜測距的具體方法

小波消噪的原理。小波分析獨特的時頻局部性質與非平穩信號處理的需求十分之相符合，所以，小波變換就是基于傳統的傅立葉變換不能滿足非平穩信號處理的要求而產生的。又因為計算機處理所采用的是數字模式，這樣便促使實際應用中應該首先對連續的小波變換進行離散化。通過小波變化所進行的分析就是將原始的信號分解成為高頻信號與低頻信號，繼而采用一系列方法對高頻信號中的噪聲部分進行處理，最后再通過小波的重構而從中獲取真實平滑的信號。小波分析法角度的奇異點檢測。因為電力電纜故障測試信號中有關于故障點的各種信息，對這些信息的檢測是故障測試信號沖起始點的檢測，所以，電力電纜故障測距的精確度同起始點的檢測精度有著直接的關系。對于脈沖波形起始點的檢測有許多中方法，如目測法、斜率法以及小波分析法等。現著重介紹小波分析法對奇異點的檢測。小波分析法檢測奇異點的基本原理是根據信號奇異點同脈沖起始點之間的關系，然后通過小波的變換對信號奇異點的敏感性進行分析，繼而針對不同類型的電力電纜來變換電信號，且采用模極大值對電力電纜的故障特征進行描述，這樣一來便能及時檢測出信號的奇異點并找出故障。因為不同的小波適應與不同的范圍，所以，為了檢測準確性的進一步提高就應該合理選取小波。電力電纜中的故障信號變化多端，采用小波變化分析需要提取的是突變的平穩信號，所以小波的選取不僅要考慮到其均勻性還要選擇具有頻域與時域的帶通濾波性好緊支撐性能。

基于LABVIEW的電力電纜測距系統設計

早在1986年美國國家儀器公司就提出了虛擬儀器，其以計算機為基本核心，軟件設計是其最為關鍵且復雜的部分。當前的各類虛擬儀器軟件之中，LABVIEW所采用的圖形化語言結構擁有強大的分析、顯示和測量功能，與此同時還有著極高的開發效率，所以LAB-VIEW日益得以廣泛的使用。系統軟件模塊的設計。本文設計的電力電纜故障測距系統如圖1所示。本程序設計具有兩種功能，即有自動測距和手動測距，自動測距有著較高的精度，其判斷結果十分客觀，具體的分析方法是通過小波分析來分析故障信號，繼而找到脈沖波形的起始點，最終確定故障的距離。手動測距則時常會被人為因素所影響，存在較大的誤差，手動測距是用光標確定放電脈沖和反射脈沖的起始點，然后計算這兩點直接的時間差，從而確定出故障距離。系統硬件組成設計。我們可以從圖1中得出，改系統的硬件主要由信號源設備、傳感器、數據采集卡以及計算機構成。其檢測電力電纜的故障主要是把信號源設備加到電力電纜上，傳感器把信號傳送給數據采集卡，數據采集卡把信號再傳輸給計算機進行處理、存儲和顯示等。由此可見數據采集卡和計算機是本系統的硬件基礎，其中數據采集卡的性能對故障測試系統的精度、采樣速率等主要指標造成直接影響，為了與行波傳播速度快的特點相適應，本系統中所選取采集卡具有高速的采樣頻率。

本文作者：張喜富工作單位：興凱湖電業局云山供電局

摘要:本文采用小波分析法獲得信號的時域和頻域內的特性。采用FSR-402壓阻傳感器檢測機械手夾取過程是否產生滑動，通過LabVIEW軟件對信號進行小波變換等處理，對反饋信號進行一系列實驗，設定閾值，判斷夾取過程是否產生滑動，通過上位機控制對機械手步進電機進行驅動，使得機械手對滑動物體進一步夾緊并保持一定的夾持力。

關鍵詞:機械手；小波分析；LabVIEW；閾值；觸滑覺傳感器

1引言

隨著現代工廠自動化和智能化以及工業4.0的發展，機械手爪在工業生產過程中有了更高要求。在機械手的觸覺滑覺研究方法中，主要有觸覺傳感器自適應模糊控制、多感知空間控制和力外環控制等。我們采用小波分析技術對滑動信號進行變換，將細節系數作為特征值，同時設定合理的閾值判斷有無產生滑動并做進一步處理。滑動信號的特點是隨機和非平穩性的，用傅里葉變換難以得到其良好的局部特性，采用小波變換的方法可以很好的得到信號在時域和頻域上的特征。

2傳感器的選型與檢測裝置

2.1滑覺傳感器。觸覺檢測是機械手基本的檢測環節，而滑覺檢測傳感器是實現機械手柔性抓取的關鍵。機械手傳感器具有模仿人手的接觸覺、滑動覺和溫度覺等等，目前常用的有壓電式、壓阻式等，也有將PVDF壓電式與光電原理結合起來的觸滑覺傳感器[1]。我們實驗中考慮到PVDF壓電傳感器的觸覺信號和滑覺信號比較難以分離，我們選用FSR-402壓阻傳感器，該傳感器可以對接觸物表面進行靜態和動態壓力測量，可以較好的區分觸覺信號和滑覺信號，同時其工作溫度在-25℃～70℃，對環境抗干擾能力強。2.2USB數據采集卡與采集裝置。數據采集卡（DAQ）是從傳感器等設備收集模擬或者數字信號的裝置，如果說傳感器相當于人的觸覺等感知層，那么采集卡就相當于人的神經網絡傳輸中樞-脊椎，而上位機就相當于人的大腦。我們本次所使用的采集卡通過USB接入上位機，有16路單端/8路差分模擬輸入通道，2路單端模擬輸出通道，6路數字輸入/輸出通道，PWM輸入頻率在1-1MHz，輸出頻率在1-1MHz，占空比1%-99%，同時工作溫度在-20℃~70℃，能較好適應嚴苛環境。。我們的采集卡通過USB連接到上位機，由其供應5V直流電源，我們從采集卡引出5V的電源線給壓阻傳感器供電。由于該款采集卡簡化了增益編程功能等，模擬量輸入信號需要事先調整到0-3.3V以內，在這種情況下我們設計了信號調理電路將較大的電壓信號通過降壓變換到0-3.3V范圍內以滿足要求。我們將傳感器串聯一個10KΩ的電阻，通過信號線向AD輸入電壓變化的范圍。