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  金色回忆

  2022-11-25

  由于STM32F103处理器不支持硬件浮点数运算，
  通过FFT变换进行振动包络信号处理耗时比较长，
  经过测算，将处理器的CPU主频设置为72MHz，4096个采样点的FFT变换耗时约160ms。
  一路加速度信号的振动包络分析需要进行3次的FFT变换/逆变换，总耗时约为500ms。
  处理八路加速度信号总耗时约为4s。
  对于FFT的方案，接下来准备换用GD的cortex-M4内核的处理器。
  该系列处理器最高支持168MHz左右的主频，支持硬件浮点数运算，预计8路总处理时间可以做到1s以内。
  另外一种思路是在时间域上对包络信号进行处理，包括以下步骤：
  1)通过硬件带通滤波器或者数字FIR带通滤波器滤除旋转加速度，实现共振解调。
  2)将经过带通滤波器之后的数据做取绝对值运算。
  3)将取绝对值运算之后的数据进行检波，得到包络信号。
  4)将包络信号进行FFT变换得到包络的频谱，根据频谱预测故障并分析故障特征。
  这两天，采用Octava以及delphi设计了一个上位机模拟软件，技术要点为：
  1)采用Octava的fir1函数设计FIR带通滤波器，将生成的滤波器抽头系数保存为txt文件。
  2)delphi模拟生成加速度信号，从txt文件中读取滤波器抽头系统，通过卷积运算得到滤波之后的数值。
  3)我用一种创新的方法对取绝对值之后的数据进行包络检测。
  我想到了峰值检测电路，
  当输入电压大于电容两端电压时，输入电压快速向电容充电，
  当输入电压小于电容两端电压时，电容电端电压按R*C为时间常数放电。
  假设n时刻的电容电压为Y(n)，n+1时刻的输入电压为I(n+1)，
  根据三要素法，得到n+1时刻的电容电压为：
  Y(n+1)=[Y(n)-I(n+1)]*exp(-t/τ)+I(n+1)；
  根据这一公式，再通过迭代计算，可以得到包络信号。

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  淡定自如

  2022-11-25

  Arction LightningChart.Net 图表控件可提供的信号工具
  
  Arction Ltd 成立于2007年，是一家坐落于北欧芬兰的控件开发商，是微软公司认证的合作伙伴。其产品LightningChart高效渲染效率很受.NET开发者青睐。Arction 在重塑图表控件领域中做出极大成绩: 2009年，Arction成为业界第一家WinForms 图表控件领域中引入DirectX 2D渲染的制造商; 2013年，以第一家针对WPF制图行业中使用DirectX引入真正硬件加速的制造商而闻名; 近年来，Arction专注于开发最高性能和最先进的数据可视化工具，设定行业最高标准。
  
  LightningChart提供以下信号工具:
  信号读取器
  信号读取器生成实时数据流，能以不同格式读取信号文件: WAV (PCM), sid (生物信号文件), ssd (LightningChart Ultimate 应用程序演示示例数据格式)， 播放可以使用循环选项将自动启动。
  
  音频输入
  基于DirectSound从声卡输入（例如: 使用麦克风）捕获实时采集数据流。 数据可以通过音频输出，或者用户自己提供数据。
  
  信号发生器
  信号发生器是一个多功能信号生成组件， 将不同的波形类型组合成单个实时输出信号。支持内置用户界面，或者户自己设置。
  
  频谱计算
  使用快速傅里叶变换（FFT）算法在时域和频域之间转换数据。 最适于计算FFT转换和采集信号数据的功率谱。
  
  音频输出
  基于DirectSound从声卡线路输出（例如: 使用扬声器）播放实时数据流。 数据可以从SignalGenerator，SignalReader，AudioInput种获取，或者通过其他数据源获取。#LightningChart解决方案#

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  静以修心丶

  2022-11-25

  我所负责的第一款使用了FFT算法的产品是于2007年开发的电能质量监控仪。
  该产品有以下功能：
  对电力系统的基本数据实时监测，包括电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、谐波、总谐波失真、故障等。
  绘制电压、电流等信号的实时波形。
  当前测试信号的相量图。
  不平衡度、电压偏差、 频率偏差。
  谐波分析；
  闪变（波动与闪变)、 瞬态（跌落与瞬态）。
  电能（累计）。
  其中，三相电流和电压采用了当时比较先进的真有效值测量方法。
  采用FFT进行谐波分析是其中的设计难点。
  当时为了加快运算速度，采用汇编语言编写了包括FFT在内的一些算法。
  采用了加窗以及准同步采样等算法解决频谱泄露、采样不同步等问题。
  现在再回头看这些密密麻麻的汇编代码，无比佩服自己，居然能静下心来搞清楚其中的关系，并调试到没有问题。