利用信號平均技術(shù)，消除噪聲干擾提升重復(fù)信號采樣的精準(zhǔn)度
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同時，相比利用軟件來處理信號平均，信號平均模式可以減少CPU的負(fù)荷。由于信號平均模式是基于FPGA的，因此整個計算過程都是獨立于CPU完成的。
下表比較了采用不同的解決方案（一個基于軟件，一個基于FPGA）后的測試結(jié)果。其中PCIe-9852采集的是一個2.0Vpp，200kHz的連續(xù)正弦波，且使用了100個重觸發(fā)事件。PCIe-9852的采樣率為200MS/s，每次采集的數(shù)據(jù)總量為100kS。結(jié)果表明，信號平均模式優(yōu)于基于軟件的解決方案。當(dāng)數(shù)據(jù)量和重觸發(fā)次數(shù)增加時，或者測試平臺采用的是低功耗的處理器時，信號平均模式的優(yōu)勢將更加明顯。
軟件 | 信號平均模式 | |
所需內(nèi)存空間 | 100000*100*2字節(jié) (19 MB) | 100000*2字節(jié) (0.19 MB) |
數(shù)據(jù)采集所需時間 | 50 ms | 50 ms |
數(shù)據(jù)處理所需時間 | 215.87 ms | 18.306 ms |
數(shù)據(jù)傳輸所需時間 | 15.4 ms | 0.154 ms |
合計時間 | 281.27 ms | 68.46 ms |
表1 - 基于軟件和基于數(shù)據(jù)平均模式的信號平均測試結(jié)果對比
下面的框圖顯示了使用信號平均模式和基于軟件的信號平均的處理規(guī)則。
圖3- 由軟件（CPU）執(zhí)行的信號平均
圖4-由數(shù)據(jù)平均模式執(zhí)行的信號平均
分布式光纖測溫（DTS）中的成功應(yīng)用
分布式光纖測溫（DTS）是一個非常典型的、得益于信號平均技術(shù)的應(yīng)用。DTS是采用基于光時域反射（OTDR，Optical Time-Domain Reflectmeter）的測量儀器，通過光纖來測量溫度，從而取代了傳統(tǒng)的熱電偶或熱敏電阻。采用DTS的解決方案，除了可以獲得準(zhǔn)確的溫度數(shù)據(jù)，還可以節(jié)省大量的成本。通過采用脈沖激光耦合器，DTS可以測量長達(dá)30km的光纖。當(dāng)特定區(qū)域的溫度變化時，光的波長會發(fā)生變化，并以反向散射光的形式在光纖中傳播。通過對反向散射光的精確測量可以獲得準(zhǔn)確的溫度變化數(shù)據(jù)。
如此高速的重復(fù)信號，其攜帶的噪聲已經(jīng)達(dá)到令人望而卻步的水平，而由一個高速高精度的數(shù)字化儀來處理這樣的信號是非常理想的解決方案，并且對于這樣的應(yīng)用來說，信號平均功能是非常重要的因素。凌華科技PCIe-9852是一款2通道200MS/s 14位高速數(shù)字化儀，非常適合DTS的應(yīng)用。PCIe-9852的2個模擬輸入可以同步接收斯托克斯和反斯托克斯光，并且其高精度采樣率可以輕易滿足30km以上的檢測距離。此外，通過數(shù)據(jù)平均模式提供的板載信號平均可以從復(fù)雜的環(huán)境中提取出極其微小的檢測數(shù)據(jù)。
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