一种便携数字式相关器的制作方法

本实用新型属于家电智能控制技术领域，尤其涉及一种便携数字式相关器。

背景技术：

噪声法测温是目前可实现的能同时测量玻尔兹曼常数和热力学温度的三大方法之一，在热力学计量中的重要性不言而喻。由于探测电阻产生的热噪声信号相当微弱，测量此类微弱信号需要用较大增益的放大器将信号放大。然而，放大器及传输线的背景噪声与热噪声信号幅度一致，探测电阻噪声信号易被湮没在背景噪声中。自1961年Weinreb 提出周期信号可以通过自相关在随机噪声中提取的方法后，利用相关技术提取有用信号的方法便逐步得到发展。

相关检测设备按照构成原理及工作方式可分为模拟和数字式相关器，模拟式相关器因精度不高且不稳定等已不常见，而凭微处理器以及存储器进行数据相关运算及存储的数字式相关器得到广泛推广。数字式相关器的实现方法主要有以下两种: 一种为购买商业数据采集卡，结合LabVIEW软件等设计，价格昂贵且电磁干扰较大；另一种以单片机或者现场可编程门阵列( FPGA) 等为核心设计数据采集板，结合 C++ 软件等开发，其传输速度较慢，设计周期长，电磁干扰小。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种便携数字式相关器，能够实现家电的智能控制，成本低，及时报警，提供安全性，以解决上述现有技术中存在的问题。

本实用新型采取的技术方案为：一种便携数字式相关器，包括控制器，控制器采用FPGA控制芯片，控制器上连接有光纤收发模块，光纤收发模块连接到两路信号探测电路，每路信号探测电路包括依次连接的放大器、低通滤波器和ADC转换模块，控制器并通过USB主控制器连接到上位机。

优选的，上述USB主控制器采用CY7C68013A 芯片。

优选的，上述ADC转换模块采用AD7626。

优选的，上述光纤收发模块包括光纤接收器件和光纤发送器件，光纤接收器件和光纤发送器件分别采用HFBR-2526和HFBR-1527。

优选的，上述控制器还连接有显示屏和语音播放装置，显示屏用于显示相关性参数，语音播放装置用于播放检测结果的相关性，能够实时了解检测结果。

优选的，上述控制器安装在壳体内，壳体一侧设置有信号接入端口，壳体内侧设置有防电磁干扰的金属导电网，前端面设置有显示屏和语音播放装置，下端设置有挂绳，整个相关器安装到壳体内，结构紧凑，取拿方便，通过挂绳能够直接将相关器挂接到颈部，运输搬运方便。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型通过光纤收发模块进行两路噪声信号的采集，并通过FPGA控制器上传到上位机进行自相关和互相关技术，FPGA具有传输速度快、传输可靠稳定和能够微弱信号的检测的特点，且本实用新型价格低和能防电磁干扰，并在壳体能设置防电磁干扰的金属导电网，能够确保相关器采集数据的稳定性和精确性，本实用新型还具有结构简单、成本低和控制方便的特点。

附图说明

图1是本实用新型的控制原理示意图；

图2是本实用新型的控制结构示意图；

图3是本实用新型的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。

实施例：如图1-图3所示，一种便携数字式相关器，包括控制器，控制器采用FPGA控制芯片，控制器上连接有光纤收发模块，光纤收发模块连接到两路信号探测电路，每路信号探测电路包括依次连接的放大器、低通滤波器和ADC转换模块，控制器并通过USB主控制器连接到上位机。

优选的，上述USB主控制器采用USB2.0接口芯片CY7C68013A 芯片，EZ—USB与FPGA间进行异步Slave FIFO读传输，接口引脚如图3 所示，其中，IFCLK为EZ—USB外部时钟源。为保证两路信号精确同步，AD时钟信号、触发信号，EZ—USB外部时钟源均由FPGA分频得到。FPGA 的外部时钟与参考铷钟锁相。FIFO地址寄存器（ADR）选择使用的FIFO为EP6。FLAGA及FLAGB分别反映EP6的空状态和满状态。SLOE和SLRD为Slave输出使能引脚和Slave读引脚。在IFCLK时钟上升沿，SLWR可以实现FIFO中的数据被写入。PKTEND的管脚可通过主机强制将USB提交给上位机的数据包提交。FD为数据总线，程序中配置为16位位宽。

优选的，上述ADC转换模块采用AD7626，模/数转换芯片为AD7626，其为逐次逼近型模/数转换器，16 bits分辨率、无失码、吞吐量为10 MSPS。积分非线性±0．45LSB，微分非线性±0．35LSB。在输入频率1MHz下共模抑制比为68dB，功耗仅为136 mW。

优选的，上述光纤收发模块包括光纤接收器件和光纤发送器件，光纤接收器件和光纤发送器件分别采用Avago Technologies公司生产的HFBR-2526和HFBR-1527，在100m 距离下，信号传输速度可达125MB。现常用于工业类控制、通信开关等。

优选的，上述控制器还连接有显示屏和语音播放装置，显示屏用于显示相关性参数，语音播放装置用于播放检测结果的相关性，能够实时了解检测结果。

优选的，上述控制器安装在壳体内，壳体一侧设置有信号接入端口，壳体内侧设置有防电磁干扰的金属导电网，前端面设置有显示屏和语音播放装置，下端设置有挂绳，整个相关器安装到壳体内，结构紧凑，取拿方便，通过挂绳能够直接将相关器挂接到颈部，运输搬运方便。

数字式相关器工作原理：不同于干扰噪声信号，有用信号与前后时刻信号值具有较强的相关性。提取有用信号主要是通过相关原理利用信号的这种差别来实现。如图1的原理图所示，相关器将探测电阻信号x(t)经放大滤波后进行模/数信号转换，转换中为防止高频数字信号干扰，模拟/数字电路和高频数字电路中通过光纤连接。FPGA控制数字信号通过USB接口高速传输到上位机中，其中，USB接口采用从属先入先出(slave FIFO) 模式传输。上位机对采集到的数字信号分别进行离散傅里叶变换(DFT)、共轭、相乘、累加平均。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。