基于压电效应的FPGA降水粒子测量系统设计.pdfVIP

2014年 第33卷 第3期 传感器与微系统 (TransducerandMicrosystemTechnologies) 85 基于压电效应的FPGA降水粒子测量系统设计 刘清倦 ，朱俊丰 ，杜 虹 r，郭 薇 r，韩上邦 r，王勋涛 ， (1．江苏省气象探测与信息处理重点实验室。江苏 南京 210044； 2．南京信息工程大学 电子与信息工程学院，江苏 南京210044) 摘 要：降水粒子测量是气象观测要素中重要的组成部分。提出了一种基于压电传感器的新型感测方 法，并依此设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的降水粒子信号采集处理系统。该系统对信号进 行多路同步采集，并利用拟合所得的各路系统响应函数与各粒子响应函数实现对粒子的测量。系统实现 信号全量程采集的同时有效降低了非线性误差。实验结果表明：该系统对于粒子直径观测误差小于 ±0．1mm，具有量程宽、精度高、响应快 、粒子判别准确等特点。 关键词：降水粒子；压电传感器 ；现场可编程门阵列 ；同步数据采集 中图分类号：P412．13 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2014)03-0085-04 Design ofFPGA precipitationparticlemeasurementsystem based onpiezoelectriceffect LIUQing—quan，ZHUJun—feng，。，DUHong，，GUOWei’，HANShang—bang。，WANGXun．tao， (1．JiangsuKeyLaboratoryofMeteorologicalObservationandInformationProcessing， Nanjing210044，China；2．CollegeofElectronic InformationEngineering， NanjingUniversityofInformationScienceTechnology．Nanjing210044．China) Abstract：Precipitationparticlemeasurementisanimportantsectioninmeteorologicalobservation．Proposeanew methodofmeasurement，whichisbased on piezoelectricsensor，andakindofFPGA—basedprecipitationparticle signalacquisition andprocessing system isdesigned．Thissystem acquiressignalthrough synchronized multi— channel，anduseresponsefunction ofeach channelsystem andresponsefunctionofeach particleobtained by fittingtorealizemeasurementonparticle．Thesystem notonlyrealizesfullscaleacquisitionbutalsoeffectively reducesnonlinearerror．Experimentalresultsindicatethatobservationerrorofthesystem on particlediameteris lessthan ±0．1mm and ithasfeatures ofwide scale．high precision．fastresponse and accurate particle discrimination． Keywords：precipitationparticle；piezoelectricsensor；FPGA；synchronizeddataacquisition 0 引