基于DSP的高速列車測振儀

　　2系統實現

　　2.1系統硬件

　　在列車測振儀的數據采集過程中，不可避免地會有電氣化鐵路高壓電力線、動車大功率脈沖電壓和脈動電流對有用信號造成干擾。為了最大程度地抑制或消除混疊現象對動態測控系統數據采集的影響，需要設置抗混疊濾波器。常用的模擬低通濾波器有3種：

　　(1)巴特沃思濾波器：通帶平坦，相位特性最好；7階以上的截止特性和阻帶衰減率滿足本系統抗混疊濾波器要求。

　　(2)切比雪夫濾波器：過渡帶陡，但通帶內有一定偏差，且相位特性差。

　　(3)濾波器：通帶邊緣過渡帶最陡，但相位特性也最差。

　　故本系統選用MAX7480作為抗混疊濾波器。MAX7480是低功耗8階巴特沃思低通濾波器，中心頻率1 Hz～2 kHz，單+5 V供電，工作電流2.9 mA。

　　根據通道數及精度、輸入量程、轉換速率、功耗、工作電壓等指標我們選擇了ADS8381，18位500k逐次逼近(SAR)模數轉換器。其高動態范圍改善了數據采集系統的效能。ADS8381在前8位輸人范圍內的非線性小于+／-9.5×10-6，在頻率為500 kHz時功耗為100 mW。ADS8381使用一個單獨+5 V電源，溫度范圍為：-40℃到+85℃。

　　TMS320F2812 DSP芯片為數據采集的核心，主頻150 MHz，可解決數據流量大、實時性高等問題。它一方面控制多種信號的采集、緩存以及處理，另一方面負責系統與PDA或PC之間的通信。數據采集器硬件電路主要包括：DSP最小系統、外擴存儲器的接口、SCI串口通信。其系統原理框圖如圖2所示。

　　2.2數據傳輸

　　列車測振儀借助藍牙通信相連進行無線連接。藍牙通信具有連線簡單，無須電平轉換；可組網，多機共享；傳輸速率高接口廣泛，和多數手持設備／筆記本電腦連接方便等特點。藍牙采用跳頻機制進行數據傳送，故能極大提高數據傳送的抗干擾性能。由表1，系統需要的理論帶寬為163.84 kbps。本設備無線傳輸速率可達400 kbps以上，充分保證了系統性能。視距傳輸可達100 m，完全能夠勝任大部分測試場合。

　　2.3系統軟件

　　根據總體方案設計，振列車測振儀軟件設計主要包括DSP數據采集發送程序設計、Notebook人機界面程序設計兩大部分。DSP采集加速度／位移信號，通過藍牙傳送到Notebook；Notebook接收、存儲所有傳送的數據，同時繪制變化曲線。根據上述要求我們設計的列車測振儀實物如圖3所示。

　　DSP數據采集發送程序實現的功能如下：

　　(1)通過ADC模塊采集傳感器數據；

　　(2)將采集數據進行打包；

　　(3)查詢藍牙模塊狀態和寫數據。