??? 最近，大家共同體驗(yàn)了RIGOL DM3064臺(tái)式數(shù)字萬用表" title="數(shù)字萬用表">數(shù)字萬用表豐富的功能與人性化的設(shè)計(jì)，本文中將繼續(xù)與它的高速數(shù)據(jù)采集" title="高速數(shù)據(jù)采集">高速數(shù)據(jù)采集、任意傳感器測(cè)量功能親密接觸,。
　　 高速數(shù)據(jù)采集,、任意傳感器,，這些新增且非常實(shí)用的功能對(duì)萬用表而言可謂具有劃時(shí)代意義,，讓項(xiàng)目測(cè)試開發(fā)工作更加得心應(yīng)手,。為了體會(huì)首款國(guó)產(chǎn)高性能六位半數(shù)字萬用表的魅力,，筆者把DM3064應(yīng)用到了多普勒" title="多普勒">多普勒測(cè)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)中,。
　　
　　實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下：
　　 運(yùn)動(dòng)物體反射的超聲波信號(hào)經(jīng)模擬乘法器與原信號(hào)相乘，濾波得到差頻信息后采樣進(jìn)行信號(hào)處理,，進(jìn)而得到可靠可用的信息,，最終計(jì)算出移動(dòng)物體的速率。
　　 系統(tǒng)中應(yīng)用多普勒效應(yīng)測(cè)量移動(dòng)物體速率,，發(fā)射器與接受器全部靜止,，運(yùn)動(dòng)物體反射聲波。由多普勒效應(yīng)公式推導(dǎo)并簡(jiǎn)化得：
　　
　　 其中
　　為實(shí)驗(yàn)中的待測(cè)量即移動(dòng)物體速率,，
　　為多普勒頻移" title="多普勒頻移">多普勒頻移,。V為聲速，f為聲波頻率,。
　　 為了快速開發(fā)這套系統(tǒng),，應(yīng)用RIGOL DM3064數(shù)字萬用表進(jìn)行可行性驗(yàn)證。
　　
　　預(yù)期項(xiàng)目待測(cè)信息：
　　1．環(huán)境溫度,。因?yàn)槁曀俸蜏囟认⑾⑾嚓P(guān),，所以這里要測(cè)得準(zhǔn)確的溫度信息計(jì)算出聲速，即V的大小,。
　　2．經(jīng)乘法器后的差頻信息,。即多普勒頻移值
　　的大小,。
　　3．光電門" title="光電門">光電門觸發(fā)檢測(cè),。為了把多普勒測(cè)速值與經(jīng)典光電門測(cè)速值進(jìn)行比對(duì),，需要在物體通過光電門測(cè)速的同時(shí)啟動(dòng)萬用表，捕獲此刻的測(cè)速信息,。即用光電門作為測(cè)量的外部觸發(fā)源,。
　　
　　系統(tǒng)的搭建與測(cè)量
　　系統(tǒng)框架如圖：
　　
　　圖1. 多普勒測(cè)速系統(tǒng)
　　
　　圖2. 引入DM3064的多普勒測(cè)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
　　1．聲速測(cè)量
　　 在實(shí)驗(yàn)室條件下，采用鉑金電阻溫度探頭作為溫度傳感器,。應(yīng)用DM3064的任意傳感器功能,，結(jié)合鉑金電阻溫度探頭的阻值溫度對(duì)照表配置溫度傳感器功能：
　　 進(jìn)入任意傳感器菜單，命名后選擇類型為兩線電阻（2WR）,，單位為 ,。之后添加參考值。
　　
　　圖3. 任意傳感器設(shè)置
　　 添加完畢后進(jìn)行清零操作,。開始測(cè)量,。
　　 這種測(cè)量方式在獲得溫度信息后還需要計(jì)算得出聲速，故改進(jìn)為電阻->聲速映射的傳感器,，只需要在DM3064上簡(jiǎn)單的更新參考值對(duì)應(yīng)即可,，方便、快捷,。
　　2．差頻信息測(cè)量
　　 本系統(tǒng)測(cè)速的關(guān)鍵是得到準(zhǔn)確的差頻信息 ,，而且為了繪制連續(xù)的速度曲線，需要對(duì)差頻信息連續(xù)快速采集,。
　　 RIGOL DM3064數(shù)字萬用表巡檢軟件Ultralogger提供2個(gè)測(cè)量功能選擇,，分別為多通道多測(cè)量任務(wù)巡檢(Scan)和高速單通道大批量數(shù)據(jù)采集 (Data Log)。針對(duì)當(dāng)前監(jiān)測(cè)需求,，采用后者,。
　　 首先建立一個(gè)任務(wù)工程，在工程建立的同時(shí),，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)建立一個(gè)對(duì)應(yīng)于該工程的數(shù)據(jù)庫,，用于存放用戶定制的任務(wù)項(xiàng)目和測(cè)量數(shù)據(jù)。
　　
　　圖4. DataLog 設(shè)置
　　
　　圖5. DataLog差頻波形
　　 通過USB連接RIGOL DM3064數(shù)字萬用表到PC,，單擊下載按鈕,，將上面步驟中制定好的任務(wù)表下載到RIGOL DM3064數(shù)字萬用表中保存，單擊開始按鈕后任務(wù)開始,。（在第一次連接時(shí),，如果萬用表的狀態(tài)為空閑，PC將自動(dòng)同步萬用表中的RTC時(shí)間,，以防兩者時(shí)間不一樣出現(xiàn)誤差,。）
　　 任務(wù)保存在RIGOL DM3064數(shù)字萬用表中,，如果不需要當(dāng)前PC執(zhí)行操作或顯示采集數(shù)據(jù)，可以斷開連接,，對(duì)萬用表的操作不會(huì)產(chǎn)生影響,。
　　 RIGOL DM3064數(shù)字萬用表按照制定的任務(wù)去采集測(cè)量值，PC能夠通過USB或LAN讀取測(cè)量值,，保存到PC中,，同時(shí)萬用表中的FLASH也能保存測(cè)量值，不過其存儲(chǔ)空間相對(duì)于自然要比PC小很多,。
　　 PC讀取數(shù)據(jù)后保存到數(shù)據(jù)庫中,，該數(shù)據(jù)庫在建立工程的同時(shí)自動(dòng)建立，所以不需要額外去開發(fā)數(shù)據(jù)庫,。對(duì)于讀取的數(shù)據(jù),，軟件提供表格和圖像兩種顯示方式，如果軟件處于監(jiān)視狀態(tài),，表格和圖像都會(huì)自動(dòng)刷新,。出現(xiàn)報(bào)警情況將會(huì)有顯示和聲音的報(bào)警提示。
　　 按照上述方法,，可測(cè)得連續(xù)的高精度差頻波形,，同時(shí)整個(gè)過程數(shù)據(jù)被記錄在數(shù)據(jù)文件中，便于分析,、處理,。
　　 這樣，應(yīng)用高速數(shù)據(jù)采集得到的結(jié)果可以為各種處理算法提供原始數(shù)據(jù),，比如直接傅立葉變換,、快速傅立葉變換以及等效濾波法等等。但是,，不能應(yīng)用其直接繪出差頻量曲線,。這時(shí)，如果想要得到直觀的速度曲線,，可以繼續(xù)應(yīng)用DM3064強(qiáng)大的任意傳感器功能,，建立頻率-速度型傳感器，進(jìn)而可得到速度曲線,。
　　
　　圖6. 頻率-速度傳感器曲線
　　3．光電門觸發(fā)檢測(cè)
　　 為了比對(duì)速度,，這里測(cè)量通過光電門時(shí)多普勒頻移。把DM3064表筆接到多普勒系統(tǒng)的差頻輸出端,，按照任意傳感器的設(shè)置方法設(shè)置好頻率->速度對(duì)應(yīng)關(guān)系,。選擇觸發(fā)源為外部觸發(fā)，并把觸發(fā)電纜引到光電門的整形輸出端,。
　　 配置好后,，每經(jīng)過光電門一次,，DM3064顯示此刻的速度值，可與光電門測(cè)速值進(jìn)行比對(duì),。
　　
　　系統(tǒng)中的問題分析
　　 按照上述方案搭建的系統(tǒng)符合預(yù)期要求,，能夠較好的完成精準(zhǔn)的多普勒測(cè)速功能。但在測(cè)量中發(fā)現(xiàn)速度曲線的起始段發(fā)生畸變,。借助DM3064強(qiáng)大的高速采集功能分析初始段波形,。發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的是尖峰干擾。分析得知是啟動(dòng)有刷電機(jī)瞬間所致的干擾,，調(diào)整電刷兩線與地間電容后，使用Data Log功能再次查看,，干擾有效的得到解決,。
　　
　　總結(jié)
　　 RIGOL RIGOL DM3064的引入大大加快了系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)程，更便于系統(tǒng)各部分功能模塊的測(cè)試與故障分析,。任意傳感器與高速數(shù)據(jù)采集功能使臺(tái)式數(shù)字萬用表與系統(tǒng)融為一體,，承擔(dān)起系統(tǒng)的功能，在可行性驗(yàn)證以及系統(tǒng)調(diào)試時(shí)是十分必要的,。
　　作為工程師的一把利器,，北京普源精電科技有限公司的DM3064有著廣闊的應(yīng)用前景，強(qiáng)大且完善的功能可以勝任更多創(chuàng)新任務(wù),！