基于FPGA的鋼絲繩漏磁無損檢測系統(tǒng)設(shè)計
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1．2 數(shù)據(jù)預(yù)處理電路
鋼絲繩工作現(xiàn)場環(huán)境惡劣，檢測系統(tǒng)會受到多種干擾的影響，并且漏磁信號極其微弱。為了獲取較理想的漏磁信號，設(shè)計中采用多路檢測探頭采集信號，并經(jīng)過放大濾波、A／D轉(zhuǎn)換、FIR數(shù)字濾波預(yù)處理階段。信號處理流程如圖3所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/189603.htm
放大電路選用集成運(yùn)放LM358差動輸入方式，模擬濾波電路采用帶通濾波方式。其應(yīng)用電路如圖4所示。
FIR數(shù)字濾波器用過配置NIOS IP軟核實(shí)現(xiàn)其功能。設(shè)計中使用Matlab軟件中的FDATOOL工具和Quartus軟件中的FIR Megacore工具共同完成FIR濾波器的配置。首先使用FDATOOL工具進(jìn)行FIR濾波器設(shè)置，完成濾波器參數(shù)配置，并通過仿真驗(yàn)證濾波器性能。仿真合格后，將設(shè)置好的濾波器參數(shù)通過FIR Megacore導(dǎo)入Quartus軟件，根據(jù)導(dǎo)入的濾波器參數(shù)完成FRI濾波器的配置，并生成IP軟核。
1．3 A／D采集轉(zhuǎn)換電路
A／D采集轉(zhuǎn)換電路是系統(tǒng)信號的唯一來源，直接關(guān)系到對所測鋼絲繩問題的判斷。經(jīng)測試，系統(tǒng)采用AD9220芯片。為減小電源及外部電磁干擾(EMI)對輸入信號的影響，設(shè)計中采用差分輸入方式。系統(tǒng)中采用了ADI公司生產(chǎn)的AD8138差分轉(zhuǎn)換芯片。當(dāng)驅(qū)動差分時，AD工作在最好的狀態(tài)，信號失真較小。其應(yīng)用電路如圖5所示。
差分轉(zhuǎn)換芯片AD8138的正輸出和負(fù)輸出(VinA和VinB)均通過阻值為49．9 Ω的電阻(圖中為R8和R11)連接到AD9220的差分輸入端，其作用是減小AD9220前端轉(zhuǎn)換電容的影響。為避免AD8138自激，必須保證AD8138差分正輸出和負(fù)輸出匹配，即兩邊的電阻值大致相等。設(shè)計中AD92 20采用單電源+5 V供電，而AD9220的CML管腳輸出電壓為電源電壓的一半。通過連接AD9920CML端和AD8138共模端，可為AD8138共模端(圖中為端)提供2．5 V電壓。AD9220應(yīng)用電路如圖6所示。
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