基于光纤通信的分布式高速高精度数据采集系统设计

2．3 数据实时处理设计
在系统的后端，实时解算卡上FPGA内的数十个DSP核可对光纤通道接收到的高速数据进行并行解算，以得到部分波形参数，然后由上位机
软件据此进行二次计算，便可得到所有波形参数。此外，在实时解算卡上还有大容量的DDRSDRAM，可以使每根光纤上传来的数据缓存数十秒钟，也就是说：上位机软件可以捕捉宽达数十秒钟的数据回放，亦可实时显示某张卡的原始波形。

3 采样精度测试
测试信号源可使用Agilent公司的33250A型信号发生器，该型号在DC～20 kHz频率范围内所产生的波形总谐波失真度为0．04％(即万分之四)。信号源输出与测试电路之间可用50欧阻抗的同轴电缆相连接。
测试方法采用曲线拟合法，即由软件基于时域的原始数据，并用最小二乘法拟合出理想(无谐波失真)波形，再由理想波形与采样原始数据做差后放大100倍生成一条新的曲线，然后计算该曲线幅度与原始波形幅度的相对大小，即可准确反映系统采样误差的大小。

图6所示是上位机软件采用曲线拟合方式验证本采集系统采样精度的测试图。图中的两条正弦曲线分别为原始采样信号和拟合曲线(由于误差甚小，两条曲线几乎完全重合在一起)，而图6中间位置的曲线是原始样点与拟合样点之差再乘以100后形成的误差曲线。从图6可以看出，其误差曲线的峰值大小不超过0．4格，信号峰值幅度为6格，因此，其采样误差为：

即大约万分之七，可以满足千分之一以下的采样精度要求。

4 结束语
本文介绍了一种高精度(16-bit)、高速(4MSPS／每通道)，并采用光纤通信的分布式多通道数据采集与实时处理系统的设计方法，同时并经过最小二乘曲线拟合法进行了验证，结果证明，本系统的采样精度可以达到千分之一以下。