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RIGOLDM3064试用手记结合多普勒效应

发布时间:2020-07-21 18:43:30 阅读: 来源:热水壶厂家

高速数据采集与任意传感器功能结合多普勒效应的应用在上篇文章中,大家共同体验了RIGOLDM3064台式数字万用表丰富的功能与人性化的设计,本文中将继续与它的高速数据采集、任意传感器测量功能亲密接触。 高速数据采集、任意传感器,这些新增且非常实用的功能对万用表而言可谓具有划时代意义,让项目测试开发工作更加得心应手。为了体会首款国产高性能六位半数字万用表的魅力,笔者把DM3064应用到了多普勒测速实验系统的开发中。 实验系统设计如下: 运动物体反射的超声波信号经模拟乘法器与原信号相乘,滤波得到差频信息后采样进行信号处理,进而得到可靠可用的信息,最终计算出移动物体的速率。 系统中应用多普勒效应测量移动物体速率,发射器与接受器全部静止,运动物体反射声波。由多普勒效应公式推导并简化得: 其中为实验中的待测量即移动物体速率,为多普勒频移。为声速,为声波频率。 为了快速开发这套系统,应用RIGOLDM3064数字万用表进行可行性验证。 预期项目待测信息: 1.环境温度。因为声速和温度息息相关,所以这里要测得准确的温度信息计算出声速,即的大小。 2.经乘法器后的差频信息。即多普勒频移值的大小。 3.光电门触发检测。为了把多普勒测速值与经典光电门测速值进行比对,需要在物体通过光电门测速的同时启动万用表,捕获此刻的测速信息。即用光电门作为测量的外部触发源。 系统的搭建与测量 系统框架如图: 图1.多普勒测速系统 图2.引入DM3064的多普勒测速实验系统 1.声速测量 在实验室条件下,采用铂金电阻温度探头作为温度传感器。应用DM3064的任意传感器功能,结合铂金电阻温度探头的阻值温度对照表配置温度传感器功能: 进入任意传感器菜单,命名后选择类型为两线电阻(2WR),单位为。之后添加参考值。 图3.任意传感器设置 添加完毕后进行清零操作。开始测量。 这种测量方式在获得温度信息后还需要计算得出声速,故改进为电阻->声速映射的传感器,只需要在DM3064上简单的更新参考值对应即可,方便、快捷。 2.差频信息测量 本系统测速的关键是得到准确的差频信息,而且为了绘制连续的速度曲线,需要对差频信息连续快速采集。 RIGOLDM3064数字万用表巡检软件Ultralogger提供2个测量功能选择,分别为多通道多测量任务巡检(Scan)和高速单通道大批量数据采集(DataLog)。针对当前监测需求,采用后者。 首先建立一个任务工程,在工程建立的同时,系统会自动建立一个对应于该工程的数据库,用于存放用户定制的任务项目和测量数据。 图taLog设置 图taLog差频波形 通过USB连接RIGOLDM3064数字万用表到PC,单击下载按钮,将上面步骤中制定好的任务表下载到RIGOLDM3064数字万用表中保存,单击开始按钮后任务开始。(在第一次连接时,如果万用表的状态为空闲,PC将自动同步万用表中的RTC时间,以防两者时间不一样出现误差。) 任务保存在RIGOLDM3064数字万用表中,如果不需要当前PC执行操作或显示采集数据,可以断开连接,对万用表的操作不会产生影响。 RIGOLDM3064数字万用表按照制定的任务去采集测量值,PC能够通过USB或LAN读取测量值,保存到PC中,同时万用表中的FLASH也能保存测量值,不过其存储空间相对于自然要比PC小很多。 PC读取数据后保存到数据库中,该数据库在建立工程的同时自动建立,所以不需要额外去开发数据库。对于读取的数据,软件提供表格和图像两种显示方式,如果软件处于监视状态,表格和图像都会自动刷新。出现报警情况将会有显示和声音的报警提示。 按照上述方法,可测得连续的高精度差频波形,同时整个过程数据被记录在数据文件中,便于分析、处理。 这样,应用高速数据采集得到的结果可以为各种处理算法提供原始数据,比如直接傅立叶变换、快速傅立叶变换以及等效滤波法等等。但是,不能应用其直接绘出差频量曲线。这时,如果想要得到直观的速度曲线,可以继续应用DM3064强大的任意传感器功能,建立频率-速度型传感器,进而可得到速度曲线。 图6.频率-速度传感器曲线 3.光电门触发检测 为了比对速度,这里测量通过光电门时多普勒频移。把DM3064表笔接到多普勒系统的差频输出端,按照任意传感器的设置方法设置好频率->速度对应关系。选择触发源为外部触发,并把触发电缆引到光电门的整形输出端。 配置好后,每经过光电门一次,DM3064显示此刻的速度值,可与光电门测速值进行比对。 系统中的问题分析 按照上述方案搭建的系统符合预期要求,能够较好的完成精准的多普勒测速功能。但在测量中发现速度曲线的起始段发生畸变。借助DM3064强大的高速采集功能分析初始段波形。发现出现的是尖峰干扰。分析得知是启动有刷电机瞬间所致的干扰,调整电刷两线与地间电容后,使用DataLog功能再次查看,干扰有效的得到解决。 总结 RIGOLRIGOLDM3064的引入大大加快了系统的开发进程,更便于系统各部分功能模块的测试与故障分析。任意传感器与高速数据采集功能使台式数字万用表与系统融为一体,承担起系统的功能,在可行性验证以及系统调试时是十分必要的。

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