某波形发生器的测试激励生成方法研究
发布时间：2021-07-28 08:29
波形发生器是测控设备中的重要组成部分之一。在对波形发生器进行维护保障时,测试激励生成是故障检测中的首要步骤。据统计,波形发生器故障常常集中在信号调理部分和数模转换部分。因此本文重点针对模拟电路和数模混合电路的测试激励生成问题开展研究。在模拟电路中,由于潜在故障特征比较微弱,因而故障检测率较低。本文针对这一问题提出了一种基于偏差合成的模拟电路测试激励生成的方法,并且采用贪婪算法对测试激励集进行了进一步的优化,通过该方法,最终将获得整个电路的最优频率集,将该最优频率集构成的叠加正弦波作为模拟电路的测试激励,将会最大化的激发该模拟电路的故障特征,从而达到提高模拟电路故障检测率的目的。接着给出了将该算法应用在Sallen-Key带通滤波电路和Leapgrop滤波电路以及波形发生器中的信号调理电路的实际过程,并且给出了这个算法在这三个电路中获得最优频率集,以及在该最优测试激励下获得的电路的故障检测率,最后将该方法与传统脉冲激励进行对比,并通过SVDD分类器对故障进行检测,分别获得两种激励下的故障检测率,证明了本文提出方法的有效性。针对传统的数模混合电路故障检测中成本高、时间长的问题,本文提出了一...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
sallen-key滤波器电路图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-38-[1000,2000]的范围内对混沌模型中的M进行基于遗传算法的寻优，设置初始值x0=150；（2）遗传算法中的参数初始化，设置遗传算法迭代次数P，对参数M进行二进制编码，获得初始种群；（3）对种群中的每个个体（参数M）进行混沌序列的求取，根据(3-1)式和（3-2）式进行计算，获得混沌序列；（4）对初代种群中的每个个体对应的混沌序列进行串列测试和频率测试，获得每个个体的适应度值；（5）对个体进行选择、交叉、变异等操作，获得下一代种群，遗传算法的迭代次数加一；（6）不断重复（2）、（3）、（4）、（5）步骤直至达到最大迭代次数P；（7）获取适应度值最小的参数，将该参数M作为混沌模型的参数，进行混沌序列的求龋由于获得的混沌序列的位数可能不是我们所需要的位数，在这里可以对获得的混沌序列进行移位再相加的操作，这样就可以获得我们所需要的位数的序列。1()((1))nkiinxnsnki+==+(3-10)其中，x(n)为第n时刻我们所获得k位序列；si为第i时刻时的混沌序列值；k为所需要的序列的位数；采用以上的操作，我们就可以获得所需要的固定位序列。图3-78位D/A转换器电路图在本节中以8位D/A转换器电路为例，该电路是pspice库中的一个标准变电路。首先对该电路进行pspice仿真。图中采用pspice仿真软件中的数字激励对该转换器输入，电路图如图3-7所示。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-46-沿使得A/D转换器开始输出数据。所以说在对A/D转换器和D/A转换器的时钟进行选择时，在将时钟信号送入A/D转换器的CR/端的同时，将该时钟经过延迟t秒（t小于时钟的1/2个周期）送入D/A转换器中。其中对测试激励采样的频率要根据被采样的测试激励的频率来进行改变。模拟电路测试激励生成的结构框图如图4-2所示：图4-2模拟电路测试激励生成结构框图以频率为62500Hz正弦波为例，该正弦波的幅度设置为2V，设置直流偏置为2V，取采样周期为0.6μs，其中A/D转换器和D/A转换器的时钟周期均为0.6μs，取延迟时间t=0.01ns获得以下原正弦波的波形和经过处理之后的正弦波波形的对比：图4-3正弦波的生成由图4-3我们可以看出，正弦波经过采样和A/D转换获得的波形和未处理之前的波形的频率相同，不同的是经过处理的正弦波的幅值有所增大，因为在第二章我们经过最大偏差合成算法获得的测试激励是针对频率的优选，所以幅值的增大对后期模拟电路的故障检测率的影响不大。电路采用VAC交流扫频信号源，幅值为5V，根据放大电路的通带范围设置扫频范围为[100Hz，100MHz]，进行300次蒙特卡洛分析。通过基于偏差合成的测试激励优选，获得该模拟部分的最优频率集为{19649Hz、9772Hz、18909Hz、11749Hz、10471Hz}。Time0s10us20us30us40usV(ANALOG_OUT)V(V14:+)0V2.5V5.0V测试激励模拟电路输出电压所需激励采样器A/D转换电路D/A转换电路信号调理电路
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于AD9850的多波形发生器仿真与设计[J]. 成志婕,王建青,祝锡晶,刘昱辰,王耀宇. 电子世界. 2020(08)
[2]基于频率响应分析法的变压器绕组变形PSpice仿真研究[J]. 白添凯,赵荣普,陈欣,杨敏. 电力设备管理. 2020(01)
[3]基于LabVIEW和PSpice的混沌电路联合仿真[J]. 肖冬冬,彭良玉. 电气电子教学学报. 2019(05)
[4]基于PSoC和DDS技术的任意波形发生器设计[J]. 张洪涛. 电子世界. 2019(15)
[5]基于贪婪算法的城区配电网三级网格智能规划研究[J]. 李应林,高华,罗宁. 自动化与仪器仪表. 2019(07)
[6]基于SSTDR的飞机电缆故障定位脉冲序列源设计[J]. 周训春,肖楚琬,刘勇,王诚成. 国外电子测量技术. 2018(12)
[7]PSpice仿真分析在电子产品可靠性设计验证中的应用[J]. 吴雪珂,解江,张泽,申海东. 电子产品可靠性与环境试验. 2018(S1)
[8]基于PSpice的电力电子电路仿真[J]. 崔朔,易炳旭,董有强. 电子技术与软件工程. 2018(07)
[9]电路原理中两个关键问题及OrCAD/PSpice16.5仿真软件的应用[J]. 汪圣杰,顾涓涓,胡国华. 赤峰学院学报(自然科学版). 2016(22)
[10]数模混合电路测试方法与DES理论的运用[J]. 李超. 通讯世界. 2016(15)
博士论文
[1]电子系统内建自测试技术研究[D]. 朱敏.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]基于复杂网络理论的遗传算法分析与设计[D]. 张涛.南京邮电大学 2019
[2]基于遗传算法的混沌图像加密系统[D]. 张琼.江西财经大学 2019
[3]基于智能算法的机载蒸发循环制冷系统故障诊断[D]. 刘湘婉.南京航空航天大学 2019
[4]模拟电路故障特征提取及极限学习机的研究[D]. 于晨松.西南石油大学 2018
[5]基于紧密度度量的模拟电路潜在故障检测与诊断方法研究[D]. 王鹤潼.哈尔滨工业大学 2017
[6]基于SBST的LVDT解调电路在线测试研究[D]. 凌云辉.南京航空航天大学 2017
[7]某数模混合电路分析及故障检测[D]. 王建强.电子科技大学 2016
[8]数模混合电路可测试性设计研究[D]. 廖国钢.中国工程物理研究院 2013
[9]基于多信号模型的诊断策略优化与生成技术研究[D]. 张士刚.国防科学技术大学 2008
本文编号：3307577
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
sallen-key滤波器电路图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-38-[1000,2000]的范围内对混沌模型中的M进行基于遗传算法的寻优，设置初始值x0=150；（2）遗传算法中的参数初始化，设置遗传算法迭代次数P，对参数M进行二进制编码，获得初始种群；（3）对种群中的每个个体（参数M）进行混沌序列的求取，根据(3-1)式和（3-2）式进行计算，获得混沌序列；（4）对初代种群中的每个个体对应的混沌序列进行串列测试和频率测试，获得每个个体的适应度值；（5）对个体进行选择、交叉、变异等操作，获得下一代种群，遗传算法的迭代次数加一；（6）不断重复（2）、（3）、（4）、（5）步骤直至达到最大迭代次数P；（7）获取适应度值最小的参数，将该参数M作为混沌模型的参数，进行混沌序列的求龋由于获得的混沌序列的位数可能不是我们所需要的位数，在这里可以对获得的混沌序列进行移位再相加的操作，这样就可以获得我们所需要的位数的序列。1()((1))nkiinxnsnki+==+(3-10)其中，x(n)为第n时刻我们所获得k位序列；si为第i时刻时的混沌序列值；k为所需要的序列的位数；采用以上的操作，我们就可以获得所需要的固定位序列。图3-78位D/A转换器电路图在本节中以8位D/A转换器电路为例，该电路是pspice库中的一个标准变电路。首先对该电路进行pspice仿真。图中采用pspice仿真软件中的数字激励对该转换器输入，电路图如图3-7所示。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-46-沿使得A/D转换器开始输出数据。所以说在对A/D转换器和D/A转换器的时钟进行选择时，在将时钟信号送入A/D转换器的CR/端的同时，将该时钟经过延迟t秒（t小于时钟的1/2个周期）送入D/A转换器中。其中对测试激励采样的频率要根据被采样的测试激励的频率来进行改变。模拟电路测试激励生成的结构框图如图4-2所示：图4-2模拟电路测试激励生成结构框图以频率为62500Hz正弦波为例，该正弦波的幅度设置为2V，设置直流偏置为2V，取采样周期为0.6μs，其中A/D转换器和D/A转换器的时钟周期均为0.6μs，取延迟时间t=0.01ns获得以下原正弦波的波形和经过处理之后的正弦波波形的对比：图4-3正弦波的生成由图4-3我们可以看出，正弦波经过采样和A/D转换获得的波形和未处理之前的波形的频率相同，不同的是经过处理的正弦波的幅值有所增大，因为在第二章我们经过最大偏差合成算法获得的测试激励是针对频率的优选，所以幅值的增大对后期模拟电路的故障检测率的影响不大。电路采用VAC交流扫频信号源，幅值为5V，根据放大电路的通带范围设置扫频范围为[100Hz，100MHz]，进行300次蒙特卡洛分析。通过基于偏差合成的测试激励优选，获得该模拟部分的最优频率集为{19649Hz、9772Hz、18909Hz、11749Hz、10471Hz}。Time0s10us20us30us40usV(ANALOG_OUT)V(V14:+)0V2.5V5.0V测试激励模拟电路输出电压所需激励采样器A/D转换电路D/A转换电路信号调理电路
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于AD9850的多波形发生器仿真与设计[J]. 成志婕,王建青,祝锡晶,刘昱辰,王耀宇. 电子世界. 2020(08)
[2]基于频率响应分析法的变压器绕组变形PSpice仿真研究[J]. 白添凯,赵荣普,陈欣,杨敏. 电力设备管理. 2020(01)
[3]基于LabVIEW和PSpice的混沌电路联合仿真[J]. 肖冬冬,彭良玉. 电气电子教学学报. 2019(05)
[4]基于PSoC和DDS技术的任意波形发生器设计[J]. 张洪涛. 电子世界. 2019(15)
[5]基于贪婪算法的城区配电网三级网格智能规划研究[J]. 李应林,高华,罗宁. 自动化与仪器仪表. 2019(07)
[6]基于SSTDR的飞机电缆故障定位脉冲序列源设计[J]. 周训春,肖楚琬,刘勇,王诚成. 国外电子测量技术. 2018(12)
[7]PSpice仿真分析在电子产品可靠性设计验证中的应用[J]. 吴雪珂,解江,张泽,申海东. 电子产品可靠性与环境试验. 2018(S1)
[8]基于PSpice的电力电子电路仿真[J]. 崔朔,易炳旭,董有强. 电子技术与软件工程. 2018(07)
[9]电路原理中两个关键问题及OrCAD/PSpice16.5仿真软件的应用[J]. 汪圣杰,顾涓涓,胡国华. 赤峰学院学报(自然科学版). 2016(22)
[10]数模混合电路测试方法与DES理论的运用[J]. 李超. 通讯世界. 2016(15)
博士论文
[1]电子系统内建自测试技术研究[D]. 朱敏.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]基于复杂网络理论的遗传算法分析与设计[D]. 张涛.南京邮电大学 2019
[2]基于遗传算法的混沌图像加密系统[D]. 张琼.江西财经大学 2019
[3]基于智能算法的机载蒸发循环制冷系统故障诊断[D]. 刘湘婉.南京航空航天大学 2019
[4]模拟电路故障特征提取及极限学习机的研究[D]. 于晨松.西南石油大学 2018
[5]基于紧密度度量的模拟电路潜在故障检测与诊断方法研究[D]. 王鹤潼.哈尔滨工业大学 2017
[6]基于SBST的LVDT解调电路在线测试研究[D]. 凌云辉.南京航空航天大学 2017
[7]某数模混合电路分析及故障检测[D]. 王建强.电子科技大学 2016
[8]数模混合电路可测试性设计研究[D]. 廖国钢.中国工程物理研究院 2013
[9]基于多信号模型的诊断策略优化与生成技术研究[D]. 张士刚.国防科学技术大学 2008
本文编号：3307577
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