合肥工業大學DSP實驗室

合肥工業大學電氣與自動化工程學院DSP實驗室位於合肥工業大學逸夫科教樓303和305室，是合肥工業大學－美國德州儀器數位訊號處理方案實驗室，也是合肥工業大學與美國ADI公司聯合DSP實驗室。多年來，實驗室一直致力於自動檢測技術、數位訊號處理方法和DSP技術的研究、開發和教學工作。

基本介紹

• 中文名：合肥工業大學DSP實驗室
• 機構類別：實驗室
• 地點：合肥工業大學
• 研究內容：DSP

研究方向

感測器靜態特性研究

針對物理量感測器結構複雜、參數較多的情況，採用數值分析方法，建立較為準確的數學模型。採用多目標最佳化方法和人機對話式的計算機輔助設計方法，確定感測器最佳的結構和參數，提高測量精度。具體研究容柵感測器、電感式位移感測器、壓力感測器和力感測器等。特別是容柵感測器方面的研究成果在多家單位套用，獲國家機械工業局科技進步二等獎。

感測器動態特性研究

分別針對機器人多維力感測器和與汽車發動機相關的感測器，進行動態實驗、建模和校正的研究。採用系統辨識和基於函式聯接型神經網路方法，建立多維力感測器的動態數學模型。針對感測器動態回響速度慢、不能滿足實時測控要求的問題，研製以DSP為處理核心的實時動態校正系統。提出多維力感測器的動態解耦－補償方法，同時解決動態耦合和動態回響速度慢這兩個關鍵問題。提出兩種動態非線性的校正方法，解決了感測器的動態非線性問題。先後得到“863”計畫、國家自然科學基金和安徽省自然科學基金的資助，論文發表在IEEE Trans. on IM、Review of Scientific Instruments和Sensors and Actuators A等學術刊物上，成果套用於中科院合肥智慧型機械所為航天部門研製的三種不同規格的六維腕力感測器上，使其動態回響時間由原來的20-100毫秒縮短為5毫秒，獲安徽省自然科學二等獎。

流量計數字處理方法和系統

針對流量計在信號處理方面存在的缺陷，選渦街流量計和科里奧利質量流量計為具體研究對象，分別採用FFT方法、自適應陷波方法、數字跟蹤濾波方法和小波變換等方法，處理流量感測器的信號；研製基於DSP的二次儀表，實現實時處理和儀表小型化，具有現場測量精度高、抗干擾能力強和量程比寬的特點。得到機械工業技術發展基金、教育部骨幹教師資助計畫和合肥市重點科研計畫等的資助。論文發表在IEEE Trans. on IM、Review of Scientific Instruments和Measurement等，獲安徽省自然科學三等獎。成果在安徽佳通輪胎有限公司、江蘇宜興儀表廠和重慶耐德正奇流量儀表有限公司等單位套用。

多感測器數據融合技術

提出基於多感測器數據融合的多維腕力估計方法，根據手爪上的多個指力感測器輸出的變化量，間接測量手爪抓取物體時腕部受力的信息，保證機器人操作的安全。研製基於DSP的多感測器數據採集、融合和數據傳輸系統，套用於航天工業總公司某研究所的空間機器人手爪上。論文發表在Measurement等學術刊物上。

基於FPGA的視頻信號處理技術

研究LCD等先進平板顯示器的信號轉換、控制和驅動技術，研製以DSP或FPGA為處理核心的信號處理和驅動系統，套用于軍事裝備上。用軍品級的FPGA研製軍用液晶顯示器的控制卡，使其適用於高低溫（-40～65℃）和特殊光照條件（過亮/過暗）的作戰環境，已裝備在軍用飛機上。

無線感測器網路

通過無線方式，將很多個感測器節點組織成網，套用到人們所不能到達的地方或不適於布線的環境。主要研究通訊協定、網路的自組織、自適應、低功耗等問題。

研究成果

1.實驗室自製C2000 DSP試驗箱

實驗室研製的“TIC2000DSP實驗箱” 參加首屆全國高等學校自製教學儀器設備研究成果展示會，獲教育部高等學校實驗室建設指導委員會、教育部高等學校實驗教學指導委員會和中國高等教育學會實驗室管理工作分會共同頒發的“自製教學儀器設備成果獎”。

2.數字式科里奧利質量流量變送器

科里奧利質量流量計是利用流體在直線運動的同時處於一旋轉系中，產生與質量流量成正比的科里奧利力原理製成的一種直接式質量流量儀表。當流量管以固有頻率振動，無流體流過時，兩路感測器輸出信號是同相位的，當有流體流過時，兩路信號間會產生相位差，相位差與質量流量成正比。二次儀表即變送器的作用一方面為激振器提供激振信號，另一方面對兩路感測器信號進行處理得到流量信息。系統基於TI公司TMS320F28335浮點DSP的開發板研製。

驅動電路是變送器的關鍵部分，要求能快速起振，穩定流量管振幅。傳統的模擬驅動方式起振慢，不能用於流體密度變化快的場合，如批料流、兩相流，所以我們研製了數字式的驅動方式。這套系統的驅動電路集模擬驅動、基於MDAC的半數字驅動以及基於波形合成的全數字驅動於一體，便於比較各自的優缺點。

數位訊號處理用高採樣頻率對感測器輸出信號採樣，然後用多抽一濾波器進行抗混疊濾波和抽取,增強了對噪聲的抑制，同時減少計算量；然後採用格型自適應譜線增強器，估計信號的頻率，並濾除噪聲，該方法有穩定的結構，計算較簡單，且初始值較易選擇，精度比較高；最後採用計及負頻率影響的DTFT遞推算法計算兩路信號之間的實時相位差,再通過頻率和相位差計算出時間差,從而求得質量流量。

研究團隊

徐科軍

工學博士，教授，博士生導師。曾經被機械工業部和安徽省評為首批高校跨世紀學科帶頭人培養對象，被國

家人事部評定為國家“百千萬人才工程”人選，獲政府特殊津貼，被教育部評為高校優秀骨幹教師，入選安

徽省高等學校“十五”優秀人才計畫。

黃雲志

工學博士，副教授。主要從事數位訊號處理、DSP技術、智慧型儀表及系統仿真的研究。

趙銳

2005年畢業於合肥工業大學自動化所，獲碩士學位。

王海欣

1998年本科畢業於東南大學。1998-2002年在煙臺東方電子信息產業集團公司從事變電站綜合自動化研發工作。 2003年調至合肥工業大學電氣與自動化工程學院中心實驗室工作。2009年獲碩士學位。