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基于FPGA高速数据采集电化学阻抗仪的研制
资料介绍
近二十年来,随着PC机和电子技术的快速发展,国内电化学测试仪器取得到了较大进步,但是从整体来看国内电化学测试仪器与国外产品存在一定差距。因此,本文对微机化电化学测试方法进行了研究,以FPGA、C8051f单片机及高速AD/DA转换器、DDS信号发生器、频率响应分析器配合恒电位仪,设计一套包括正弦波输出、高速数据采集、实时图形显示的电化学阻抗测试系统。
系统采用数字相关算法来测量电压与电流信号的相位差和幅值,提高测试精度,通过双通道信号积分和自动去偏置电路,极大地提高信噪比。通过试验发现,所设计的仪器与国外同类型仪器的测量结果非常接近。
本文首先系统地介绍了国内外电化学测量仪的研究状况和己经达到的技术水平,以及当前广泛使用的测量仪器中存在的问题。介绍了多种电化学阻抗测量的原理与实现方法,阐述了数字相关分析法的优点及本设计采用数字相关分析法的依据。
其次根据数字相关分析法测量阻抗的特点和目前国内电化学测量仪应用的实际情况,提出了本课题设计的基于FPGA电化学阻抗分析仪的整个框架结构、要实现的功能、实现这些功能的硬件设计方案和软件设计思想。
在硬件设计方面,采用了基于FPGA的硬件系统。设计上选用C8051f020单片机配合FPGA EP1C6,充分利用其强大的运算能力和片内外资源并采用数字信号处理的方法,进行信号的信噪分离和矢量分解,使该测量仪具有高速,宽量程,测量准确的优点。
在软件设计方面,编写了数据采集程序、数据处理和计算程序以及与外设接口程序。
论文中详细介绍了电化学阻抗分析仪的测量原理和设计方案,给出了硬件电路和软件实现方法以及具体的软、硬件实现过程和相关的试验结果。
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