许多高速数据收集运用，如激光雷达或光纤测验等，都需求从喧闹的环境中收集小的重复信号，因而关于数据收集体系的规划来说，最大的应战便是怎么最大极限地削减噪声的影响。运用信号均匀技能，能够让您的丈量测验体系获取愈加牢靠的、愈加有用的测验数据。
一般情况下，在模仿信号的测验中，所收集到的数据往往夹杂着一些不需求的、随机的内容，这些数据是由周围的搅扰或许测验差错所引起的，咱们称之为随机噪声，这种噪声可能会影响咱们的方针信号，也便是咱们需求收集的数据。而选用信号均匀技能，则能够削减随机噪声的影响，进步信噪比（SNR），而且最大程度的削减对方针信号的影响，然后进步数据收集的精度和动态规模。具体来说，凌华科技的数据均匀方式（DAM，Data Average Mode）便是供给了这样一个高水准的信号均匀功用。
FPGA的优势
消除噪声的解决方案包括了两种：一种是根据DSP的解决方案，另一种是根据FPGA的解决方案。当丈量测验体系所需的采样率低于几千赫兹时，一般选用根据DSP的解决方案。可是，当丈量测验体系所需的采样率比较高时，根据FPGA（Field-programmable Gate Array）的解决方案则是更好的挑选。因为DSP是根据代码或指令的一种办法，它不可避免地要涉及到体系架构和中心处理器，这会导致过多的占用体系资源，添加处理时刻。而FPGA因为供给了多个门阵列（Gate）和内存块（RAM Block），能够组成乘法器（Multiplier）、寄存器（Registers）和其他逻辑单元，然后能够完结快速的运算。因而，现在许多高性能的运用大都选用根据FPGA的解决方案。
凌华科技大部分的高速数字化仪都供给了板载的FPGA功用，关于需求高速高带宽的实时收集运用来说是十分适宜的。根据FPGA功用的板卡支撑板载的实时数据处理功用，如信号均匀，这样能够削减在主机上运转的信号均匀使命。而且就处理速度而言，在FPGA上履行信号均匀要比在主机上履行快得多，而且不会占用主机CPU的任何资源。
消除噪声搅扰，进步重复信号采样的精准度
在模仿信号的测验中，所收集到的数据中常常包括了一些噪声（如谐波重量，调制边带等），可能会掩盖咱们所感兴趣的信号或它的谐波重量，调制边带modulation sideband等。众所周知，因为随机噪声的期望值为零，使得信号均匀技能成为一种简略且有用的解决方案，能够在周期性或重复的信号中消除随机噪声。PCIe-9852的信号均匀方式便是依照下面的原理进行作业的。在重触发（Re-trigger）方式下，重复收集R次N采样点，且触发源为外部的数字或模仿信号，每次收集的数据都会储存在相同的板载缓存中，而且在没有软件干涉的情况下由FPGA主动进行累计。当R次重触发完结后，FPGA将累计的数据除以R后得到一个均匀数，并将该均匀数交给主机电脑。一切的数据（包括均匀数）都会逐一的用轨道表示出来，然后削减噪声，让数据更挨近方针数据。下图显现了PCIe-9852的数据均匀方式在数据收集和降噪方面的比照成果。
图1 – 1k Hz单通道收集，带噪声的3.6vpp正弦波
图2- 100个均匀周期后的正弦波
PCIe-9852数据均匀方式最大的一个长处便是节约许多存储空间。在主机上运用软件进行信号均匀，需求为N（每个轨道的采样点）x R（重触发次数）个采样预留内存空间，而PCIe-9852数据均匀方式仅需求预留为N个采样预留内存空间，因为每个采样都会存储在相同的板载缓冲中，而且在均匀之后才交给主机。因为数据变得更小，因而，信号均匀方式的数据传输时刻花费更少。
一起，比较运用软件来处理信号均匀，信号均匀方式能够削减CPU的负荷。因为信号均匀方式是根据FPGA的，因而整个核算进程都是独立于CPU完结的。
下表比较了选用不同的解决方案（一个根据软件，一个根据FPGA）后的测验成果。其间PCIe-9852收集的是一个2.0Vpp，200kHz的接连正弦波，且运用了100个重触发事情。PCIe-9852的采样率为200MS/s，每次收集的数据总量为100kS。成果表明，信号均匀方式优于根据软件的解决方案。当数据量和重触发次数添加时，或许测验渠道选用的是低功耗的处理器时，信号均匀方式的优势将愈加显着。
表1 – 根据软件和根据数据均匀方式的信号均匀测验成果比照
下面的框图显现了运用信号均匀方式和根据软件的信号均匀的处理规矩。
图3- 由软件（CPU）履行的信号均匀
图4-由数据均匀方式履行的信号均匀
分布式光纤测温（DTS）中的成功运用
分布式光纤测温（DTS）是一个十分典型的、得益于信号均匀技能的运用。DTS是选用根据光时域反射（OTDR，Optical Time-Domain Reflectmeter）的丈量仪器，经过光纤来丈量温度，然后替代了传统的热电偶或热敏电阻。选用DTS的解决方案，除了能够获得精确的温度数据，还能够节约很多的本钱。经过选用脉冲激光耦合器，DTS能够丈量长达30km的光纤。当特定区域的温度改变时，光的波长会发生改变，并以反向散射光的方式在光纤中传达。经过对反向散射光的精确丈量能够获得精确的温度改变数据。
如此高速的重复信号，其带着的噪声现已到达令人望而生畏的水平，而由一个高速高精度的数字化仪来处理这样的信号是十分抱负的解决方案，而且关于这样的运用来说，信号均匀功用是十分重要的要素。凌华科技PCIe-9852是一款2通道200MS/s 14位高速数字化仪，十分合适DTS的运用。PCIe-9852的2个模仿输入能够同步接纳斯托克斯和反斯托克斯光，而且其高精度采样率能够容易满意30km以上的检测间隔。此外，经过数据均匀方式供给的板载信号均匀能够从杂乱的环境中提取出极端细小的检测数据。
