中國虛擬儀器DASP與INV移動試驗(yàn)室獲八項(xiàng)重大技術(shù)突破
1.振動全息AVD實(shí)時(shí)測試分析創(chuàng)新技術(shù)
我所獨(dú)創(chuàng)的新算法和虛擬儀器技術(shù),僅使用一個(gè)傳感器、一路采集通道,即可同步連續(xù)獲取振動信號的加速度(A)、速度(V)和位移(D)三路信號,同時(shí)實(shí)時(shí)顯示頻譜和阻尼比值,實(shí)現(xiàn)振動信號的“全息測量”。經(jīng)仿真與實(shí)際振動校準(zhǔn)對比的嚴(yán)格考驗(yàn),效果良好,其意義是振動測試界的“嫦娥奔月”。
2.四通道24位“雙核”A/D高精度超量程160dB數(shù)采儀專門技術(shù)
在許多工程動態(tài)測試領(lǐng)域,被測信號的強(qiáng)弱大小是無法預(yù)知的,過大或過小的信號往往超出儀器的量程和測量范圍或降低測量的準(zhǔn)確性,甚至錯(cuò)過測量的機(jī)會。我所在數(shù)采和信號測試方面,首創(chuàng)了24位“雙核”數(shù)采儀,每通道采用獨(dú)立的雙24位Δ-Σ方式AD轉(zhuǎn)換,結(jié)合最新的FPGA技術(shù),實(shí)現(xiàn)了160dB的超寬量程范圍高精度測試分析,不再需要考慮量程切換問題,也不用為信號過載或欠載而擔(dān)心,從根本上解決了由于精度和量程帶來的諸多問題。其意義是測試技術(shù)界的“神舟飛船”。
3.虛擬儀器VI和信號分析儀(SPI)的高精度軟件頻率分析技術(shù)
自1965年FFT問世、1983年虛擬儀器VI問世以來,虛擬儀器VI和數(shù)采DAQ及信號分析儀SPI的卡脖子問題就是軟件精度。我所研制的INV高精度頻率計(jì)、高性能的數(shù)采與信號分析軟件,其軟件頻率(單頻)精度達(dá)12~14位,比國內(nèi)外同類儀器軟件精度3~4位提高1億倍以上。頻率測量精度達(dá)到了千億分之一,比國家JJG834-2006動態(tài)信號分析儀檢定規(guī)程規(guī)定的A級10-4指標(biāo)提高109~1010倍。
4.虛擬儀器VI和信號分析儀(SPI)高精度軟件幅值分析技術(shù)
國內(nèi)外信號分析儀器受泄漏的影響,幅值誤差最大為-36.3%(矩形窗)。國家動態(tài)信號分析儀檢定規(guī)程JJG834-2006中規(guī)定的幅值精度,A級為2%,B級為5%,東方所自主創(chuàng)新的YLS方法,使軟件幅值(單頻)精度達(dá)到12~14位,比國外同類軟件幅值精度3~4位提高9~10個(gè)量級,提高1萬倍以上,達(dá)到千億分之一的測量精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國內(nèi)外同類最好儀器的指標(biāo)。
5.提高SPI和VI硬件頻率精度的DASP數(shù)字處理專門技術(shù)
受軟硬件技術(shù)的限制,國內(nèi)外信號處理儀SPI和虛擬儀器VI的硬件頻率精度均不超過6位字長(十進(jìn)制,下同)。經(jīng)過軟硬件自主創(chuàng)新,使INV3018C和NI4472B數(shù)據(jù)采集DAQ硬件技術(shù)獲得重大突破,其頻率精度從5~6位字長達(dá)到7~8位字長,提高了2~3個(gè)數(shù)量級,從而使INV系統(tǒng)的高精度頻率計(jì)軟硬件聯(lián)合精度真正達(dá)到7~8位字長的顯示精度,比國內(nèi)外同類儀器精度提高了2~3個(gè)數(shù)量級(100~1000 倍)。通過軟件取代硬件,降低了硬件成本,有利于普及推廣,具有重大科學(xué)及經(jīng)濟(jì)意義。該技術(shù)可用于國內(nèi)外各種數(shù)采卡和虛擬儀器。
6.改進(jìn)SPI和VI系統(tǒng)幅值精度的INV頻響函數(shù)陣列反演恢復(fù)處理專門技術(shù)
通過獨(dú)創(chuàng)的INV頻響函數(shù)陣列處理技術(shù)創(chuàng)新,使信號處理儀SPI和虛擬儀器VI的幅值精度,如INV3018C和NI4472B系統(tǒng)的幅值精度,從1~2%提高到0.1~0.2%,提高了1個(gè)數(shù)量級(10倍),把現(xiàn)有SPI和VI儀器檢定規(guī)程中的等級從5~2%提高到0.2~0.1%,共提高5~6擋,使儀器從低端提高到中端準(zhǔn)精密級,標(biāo)志著SPI和VI儀器長期存在的技術(shù)難題取得顯著的突破。用軟件取代硬件,極大地降低了硬件成本,有利于普及推廣。由于虛擬儀器VI應(yīng)用非常廣泛,因此具有巨大經(jīng)濟(jì)意義。該技術(shù)同樣適用于國內(nèi)外各種數(shù)采卡和虛擬儀器,意義非常重大。
7. 超低頻信號快速高精度測試分析技術(shù)
對于超低頻信號(10-3 HZ ~10-6 HZ,周期T=1000~1000000秒),以往的測試分析所需時(shí)間很長,本技術(shù)能實(shí)現(xiàn)頻率、幅值、失真度、相位差的快速高精度測量,提高測試速度幾十倍至幾百倍。分析一周天(86400秒)1024點(diǎn)邊采邊分析5分鐘就能得到滿意的結(jié)果。經(jīng)國家地震局有關(guān)單位應(yīng)用和鑒定認(rèn)為,用于地震甚低頻測試已達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
8.一鍵多功能自動測試頻率、幅值、相位、失真度、阻尼比技術(shù)
采用一鍵高度自動化測試的“自動SF裝置”,實(shí)現(xiàn)了對超高帶寬頻率范圍為1×10-6 HZ ~2×1013 HZ的信號進(jìn)行自動跟蹤尋的快速測定。該軟件技術(shù)包括“一鍵高精度頻率技術(shù)”,“一鍵高精度幅值技術(shù)”,“一鍵高精度相位技術(shù)”,“一鍵高精度失真度技術(shù)”,“一鍵高精度阻尼比技術(shù)”,“一鍵同時(shí)高精度頻率、幅值、相位、失真度、幅值比綜合測量”等創(chuàng)新技術(shù),居國內(nèi)外領(lǐng)先水平。
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