基于ARM的检波器特性测量仪设计与实现

　　4.3 数据处理与显示

　　系统微处理器模块采用ARM2410开发系统，该系统采用Samsung公司的ARM处理器S3C2410，是由6层板设计。该开发系统在尽可能小的面板上(120 mm×90 mm)集成64 MB SDRAM、64 MBNAND Flash、1 MB Boot Flash、RJ-45网卡、音频输入与输出、USB Host、USB slave、标准串口、SD卡插座等设备接口，支持LCD／STN液晶屏接口，可以接各种单色、伪彩、真彩液晶屏，并含有触摸屏接口。通过预留的USB口可实时地将数据导入U盘或PC机硬盘中。

　　液晶显示模块采用Samsung公司的3.5寸TFT(带触摸)，通过液晶屏的触摸功能或USB鼠标，可方便地对测试系统进行窗口化操作。系统进入测试界面后，液晶显示面板能以实时刷新的方式显示当前日期和温度。

　　5 系统软件设计及实现

　　上位机软件采用EVC工具开发，可直接在Windows CE环境下运行。上位机软件是控制系统运行的重要部分，提供人机交互界面，显示数据测量情况。软件主要完成人机接口、数据测量与处理，并与下位机通信，控制下位机运行状态。系统软件可分为主程序模块、数据处理模块和通讯模块三部分。主程序模块完成界面显示、人机接口、模块调用、输出控制等功能；数据处理模块完成数据采集、灵敏度的计算等功能；通讯模块除了接收数据还向下位机发出由人机接口控制的各项测量控制命令。图3所示为系统软件流程图。

　　6 系统性能及误差分析

　　实验测试选用31.5 Hz频点进行对比测量。比较法误差的来源分为系统误差和偶然误差。系统误差主要是由校准时所要求的条件如自由场、检波器的线性等不满足程度引起，降低此误差可以通过改善测试环境和条件。当频率低于100 kHz时，本系统的误差低于0.2 dB。偶然误差服从统计规律，通过多次测量减少偶然误差。通过输出波形观测及频谱分析如图4所示。由于环境噪声、音源噪声及器件电噪声的存在，检波器输出波形叠加了高斯分布噪声。文中给出了信噪比28 dB下的比较法测量的理论分析结果，如图5、图6所示。

　　图5、图6给出了高斯分布噪声对系统测量的影响，从图6可以看出，本系统设计高斯分布噪声影响小于0.04 dB。图7所示为实验结果与标准结果的比较。从实验结果图7看，测试结果与标准吻合良好，与标准计量值的最大片移量为0.18 dB，系统自稳定性能良好，误差范围在0.2 dB。系统的偶然误差小于0.05 dB。系统测量时的信噪比大于25 dB，校准距离d的测量准确度优于0.1 dB。实测结果表明，测试结果的准确度优于0.3 dB，高于国家测试标准1.5 dB。

　　7 结束语

　　本系统采用高精度的信号发生器作为激励信号，为后续的测量提供了良好的信号环境，为精密测量打下了良好的基础，获得满意的测试性能。该系统可以准确产生均匀、连续、稳定的低频信号，完成水声信号采集、电压灵敏度和电压灵敏级的处理、直流电阻测量、数据存储等功能。该系统操作简单、携带方便。本系统还可以扩展为对水声换能器阻抗特性等多种参数的测量，尤其适合不宜使用基于PC构架的水声测试装置的场合。该装置结构紧凑，材料选择合理，成本低于以往的水声测试装置，易于推广。