基于光纖通信的分布式高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

2．3 數(shù)據(jù)實時處理設(shè)計
在系統(tǒng)的后端，實時解算卡上FPGA內(nèi)的數(shù)十個DSP核可對光纖通道接收到的高速數(shù)據(jù)進(jìn)行并行解算，以得到部分波形參數(shù)，然后由上位機(jī)
軟件據(jù)此進(jìn)行二次計算，便可得到所有波形參數(shù)。此外，在實時解算卡上還有大容量的DDRSDRAM，可以使每根光纖上傳來的數(shù)據(jù)緩存數(shù)十秒鐘，也就是說：上位機(jī)軟件可以捕捉寬達(dá)數(shù)十秒鐘的數(shù)據(jù)回放，亦可實時顯示某張卡的原始波形。

3 采樣精度測試
測試信號源可使用Agilent公司的33250A型信號發(fā)生器，該型號在DC～20 kHz頻率范圍內(nèi)所產(chǎn)生的波形總諧波失真度為0．04％(即萬分之四)。信號源輸出與測試電路之間可用50歐阻抗的同軸電纜相連接。
測試方法采用曲線擬合法，即由軟件基于時域的原始數(shù)據(jù)，并用最小二乘法擬合出理想(無諧波失真)波形，再由理想波形與采樣原始數(shù)據(jù)做差后放大100倍生成一條新的曲線，然后計算該曲線幅度與原始波形幅度的相對大小，即可準(zhǔn)確反映系統(tǒng)采樣誤差的大小。

圖6所示是上位機(jī)軟件采用曲線擬合方式驗證本采集系統(tǒng)采樣精度的測試圖。圖中的兩條正弦曲線分別為原始采樣信號和擬合曲線(由于誤差甚小，兩條曲線幾乎完全重合在一起)，而圖6中間位置的曲線是原始樣點與擬合樣點之差再乘以100后形成的誤差曲線。從圖6可以看出，其誤差曲線的峰值大小不超過0．4格，信號峰值幅度為6格，因此，其采樣誤差為：

即大約萬分之七，可以滿足千分之一以下的采樣精度要求。

4 結(jié)束語
本文介紹了一種高精度(16-bit)、高速(4MSPS／每通道)，并采用光纖通信的分布式多通道數(shù)據(jù)采集與實時處理系統(tǒng)的設(shè)計方法，同時并經(jīng)過最小二乘曲線擬合法進(jìn)行了驗證，結(jié)果證明，本系統(tǒng)的采樣精度可以達(dá)到千分之一以下。