复杂衰减过程的数据采集与处理

论文摘要

复杂衰减过程是自然界中普遍存在的现象。由于其衰减过程的时间跨度很大,而且寿命分布复杂,传统的处理衰减过程的方法已不适用。采用Lg（t）微分法处理复杂衰减过程的数据,可直观定性地显示复杂衰减过程的寿命分布。单一及复杂衰减过程的K（t）-Lg（t）微分峰形曲线的线形和半宽等基本特征在本工作的数据分析中有重要的作用。当寿命分布的宽度很大时,K（t）-Lg（t）分布曲线的时间跨度也很大,于是,要求采集系统的时间跨度也要足够大才能展现复杂衰减过程的全貌。本工作设计制作的基于PC 总线的数据采集系统结合使用了105MSPS 采样率12bit 分辨率的高速A/D 转换器AD9432、250KSPS 采样率16bit 分辨率的A/D 转换器LTC1603、最快存储周期10 纳秒存储深度256K×16 的高速缓存IS61LV25616AL-10 和由74F163A 组合的100MHz 高速地址发生器。合理安排高速缓存IS61LV25616AL 的写控制信号、高速模数转换器AD9432的译码时钟输入信号和高速地址发生器的地址输出信号间的时序关系,可以确保高速ADC 采样数据准确地存入SRAM 中,实现100MHz 的高速数据缓存。基于ISA 总线的PC 接口电路设计简单,可以实现高速ADC 的启动控制、低速ADC 的采样控制和缓存数据事后的传输。系统实现了时间跨度为10纳秒到100 秒的10 个时间数量级的数据采样。为了确定高速数据的时间起点,采集了寿命为100 纳秒的简单衰减过程,并把数据的K（t）-Lg（t）微分峰形曲线与理论线形比较,得以校准高速数据的时间起点。K（t）-Lg（t）微分峰形曲线线形对实验数据的误差敏感,而且与衰减的初始量N00 无关,此Lg（t）微分法比起常用的Lg[N00-N（t）]法有进一步的准确性。用多个RC 充电过程信号的线性叠加设计了一个复杂衰减过程的信号源,简单而且具有灵活性。独立进行的两组不同的10 个时间数量级的数据都表明,复杂衰减过程的实验数据的K（t）-Lg（t）)微分峰形曲线,与以各元件RC 值计算出的衰减寿命值和测量各单一充电过程的衰减量实验数据为参数,再由理论公式产生的曲线比较,两者在曲线整体形状上有很好的一致性。平均的相对误差在6%左右。说明本数据采集系统采集的数据有较高的可信性。

论文目录

• 引言
• 第一章 复杂衰减过程数据的处理方法
• 1.1 Lg（t）微分法
• 1.2 简单寿命的衰减过程
• 1.3 复杂衰减过程
• 第二章 数据采集系统
• 2.1 高速数据采集部分
• 2.1.1 高速 A/D 转换器
• 2.1.1.1 AD943285T-105 主要技术特征
• 2.1.1.2 AD9432 应用要点
• 2.1.1.3 AD9432 的工作时序
• 2.1.2 时钟信号发生器
• 2.1.2.1 时钟振荡器
• 2.1.2.2 时钟信号设计注意事项
• 2.1.3 高速地址发生器
• 2.1.3.1 74F163A 应用简述
• 2.1.3.2 计数器的两种级联方式
• 2.1.3.3 高速级联的设计要点
• 2.1.4 高速数据缓存
• 2.1.4.1 高速数据缓存的常用方案
• 2.1.4.2 高速 SRAM 1561LV25616AL-10T 应用要点
• 2.1.4.3 高速缓存设计要点
• 2.1.5 采集系统高速部分布板设计要点
• 2.2 低速高精度数据采集部分
• 2.3 PC 接口控制电路
• 2.4 数据采集系统的程序设计
• 第三章 数据处理
• 3.1 有效数据时间起点的确定
• 3.1.1 有效数据时间起点标定的Lg[N00-N（t）]法
• 3.1.2 采用 Lg（t）微分法标定有效数据的时间起点
• 3.2 高低速数据的衔接方法
• 3.3 获得实验数据的K（t）-Lg（t） 微分峰形曲线
• 第四章 复杂衰减过程的模拟测试
• 4.1 复杂衰减过程的信号源设计
• 4.1.1 电容充电过程时间常数RC 的选择
• 4.1.2 复杂衰减过程信号源电路的设计
• 4.2 复杂衰减过程模拟测试的数据处理
• 4.2.1 模拟测试之一
• 4.2.2 模拟测试之二
• 4.2.3 讨论
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历