Khuếch đại lock in trên cơ sở dsp

ĐẠI HỌC QƯÓC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự• NHIÊN • • • KHUÉCH ĐẠI LOCK-IN TRÊN c SỞ DSP MÃ SỐ: QT-06-10 CHỦ T R Ì ĐÈ TÀ I: ThS TRÀN VĨNH THẮNG CÁC CÁN B ộ TH A M GIA:ThS ĐỎ TRU NG KIÊN ThS NGUYẺN N G Ọ C Đ ỈN H HÀ NỘI - 2006 đ a i h o c QUOC g ia h a h u H T R U N G j V y ^ Ô M G TIT'! THU V I Ê N I Báo cáo tóm tắt a Tên đề tài: Khuếch đại lock-in sở DSP (Mã số: QT-06-10) b Chủ trì đề tài: Trần Vĩnh Thắng c Các cán tham gia: ThS Đỗ Trung Kiên ThS Nguyễn Ngọc Đinh d Mục tiêu nội dung nghiên cứu Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ xử lý tín hiệu số DSP cho kỹ thuật khuếch đại lock-in (DSP-Lock-in amplifier), đồng thời triển khai thực chương trình khuếch đại lock-in phần cứng máy tính PC hệ thống nhúng có nhân DSP, sau ứng dụng khuếch đại vào phép đo vật lý e Các kết đạt Đào tạo: 01 cử nhân vật lý Khoa học: - Tiếp cận nắm bắt phương pháp sử lý số tín hiệu vật lý, áp dụng cho phép đo tín hiệu yếu dựa vào kỹ thuật lock-in số, phục vụ đào tạo nghiên cứu triển khai thực hệ đo vật lý - 02 báo báo cáo khoa học tạo chí VNU REV06 Thực tiễn: - Phần mềm chương trình đo phổ trở kháng sử dụng máy tính sound card thực băng phương pháp khuếch đại lock-in số - Phần mềm nhúng cho chip DSP TMS320C6416 TI với cấu trúc khuếch đại lock-in sôc dùng phép đo quang phổ f Tình hình kinh phí đề tài Tổng kinh phí: 15.000.000 đồng Trong đó: Vật tư: 3.156.640 đ Thơng tin: 1.650.000 đ Th khốn chun mơn: 9.000.000 đ Quản lỵ phí, điện nước: 1.200.000 đ KH O A QUẢN LÝ (K ý ghi rõ họ tên) CH Ủ T R Ì ĐÈ TÀI (Ký ghi rõ họ tên) 'l/ụ Ằ UAị PGS TS Nguyễn T hế Bình TRƯỜNG T rầ n V ĩnh T hắng KH O A H Ọ C T ự N H IÊN Hiệu TRƯỚNG Ĩ^.TS csĩsỹ.^/ur II Report a Project: DSP based lock-in amplifier (Code: QT-06-10) b Coordinator: Tran Vinh Thang c Co-operators: MSc Do Trung Kien MSc Nguyen Ngoe Dinh d Objectives and scientific contents Research the Digital Lock-in amplifier base on Digital Signal Processing technology Implementing the lock-in software on the Personal Computer and Digital Signal Processor based systems (embedded system) Develop the applications of implemented DSP lock-in amplifier in physical measurement systems e Results Training: 01 Bachelor of Science (Physics) Scientific: - To approach an application of DSP technology for researching in digital lock-in amplifier in physical measurement systems To opened out a R&D capacity for applying in education training, measurement science - 02 papers published in VNU’s journal of Science and REV06’s proceeding Real applications: - Measurement Software for Impedance spectroscopy system using PC’s sound card based digital lock-in amplifier algorithm - An Implemented firmware inside the DSP TMS320C6416 chip from Texas Instruments include a digital lock-in amplifier routine can be used for optical spectroscopy measurement f Budget Total: 15.000.000 đồng where: Material: 3.156.640 đ Scientific information: 1.650.000 đ Employments: 9.000.000 đ Official fee: 200.000 đ B PHÀN CHÍNH BÁO CÁO: Mục lục Lời mở đầu Giới thiệu hệ đo vật lý dựa kỹ thuật số Khuếch đại lock-in so (DSP lock-in amplifier) Thực nghiệm 3.1 Khuếch đại lock-in số sở máy tính PC 3.2 Khuếch đại lock-in sở chip DSP TMS320C6416 Ket ứng dụng Lời m đ ầ u Trong phép đo vật lý, vấn đề loại nhiễu khỏi tín hiệu nhằm nâng cao tỷ số tín hiệu tạp S/N toán bản, đặc biệt quan trọng tỷ số S/N thấp, tín hiệu bị chìm nhiêu gây khó khăn cho việc thu nhận thông tin Từ thập kỷ 70 có nhiều phương pháp loại nhiễu khỏi tín hiệu khác tùy thuộc vào đặc trưng tín hiệu, số phương pháp tách sóng đồng (hay gọi phát pha) Phương pháp dựa phát tín hiệu pha với tín hiệu tham chiếu có tần số pha cho trước Sau này, phương pháp phát triển có tên gọi chung kỹ thuật khuếch đại lock-in Trước đây, kỹ thuật khuếch đại lock-in thực dựa kỹ thuật điện tử tương tự với cấu trúc đơn pha song pha Mặc dù kỹ thuật điện tử phát triển không ngừng với kỹ thuật điện tử tương tự, khuếch đại lock-in cịn gặp phải nhiều hạn chế độ xác tính linh hoạt thơng số đặc trưng Ngày nay, phát triển mạnh công nghệ xử lý tín hiệu số Digital Signal Processing - (DSP) cho thấy tính ưu việt cơng nghệ phần cứng, tính linh hoạt phần mềm xác đến hồn hảo cơng thức toán học Điều dẫn đến việc giải tốn đo lường, xử lý tín hiệu vật lý trờ nên thông minh hiệu hơn, khuếch đại lock-in có hướng phát triển gọi khuếch đại lock-in số hay DSP lockin amplifier để thay cho khuếch đại lock-in tương tự truyền thống Với khuếch đại lock-in số, cấu trúc phần cứng đồng với loại hình xử lý số khác, bao gồm: chuyển đổi ADC, nhân DSP, DAC thiết bị hiển thị, điều khiển Từ đến nay, khó tính hết nghiên cứu vấn đề tồn thê giới, nói riêng vê DSP lock-in amplifier, có nhiều cơng tìn h nghiên cứu, xây dựng dựa phần cứng khác với ứng dụng rộng rãi lĩnh vực nghiên cứu quang phổ, vật liệu Và đặc biệt đời sản phẩm chất lượng cao hãng SignalRecover, Stanford Research System Trước tình hình đó, đề tài thực nhằm mục tiêu tiếp cận năm băt hướng nghiên cứu nhăm phục vụ đào tạo triển khai thực phép đo xử lý tín hiệu vật lý sở DSP với bước đầu khuếch đại lock-in số, thực PC hệ thống nhúng Giới thiệu hệ đo vật lý dựa kỹ thuật số Một hệ thống đo lường trước thường chứa thành phân bản: cảm biến, khuếch đại có độ ồn thấp, xử lý tín hiệu tương tự hiển thị Ngày nay, kỹ thuật số phát triển kéo theo cơng nghệ chế tạo mạch tích hợp với cấu trúc, độ phức tạp khác cho phép hệ thơng đo ngày xác đa chức Mặc dù vậy, chúng vân chứa thành phân theo hình 1.1 Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống đo lường số Trong đó, CB+TKD (cảm biến tiền khuếch đại) có chức biến đổi tín hiệu không điện thành điện khuếch đại đủ lớn để đáp ứng điện áp trở kháng vào chuyển đổi tương tự - số ADC Tín hiệu số từ ADC đưa vào xử lý số vi điều khiển (Microcontroller - MC), vi xử lý (Microprocessor - MP) hay xử lý tín hiệu số (Digital Signal Processor - DSP) Dữ liệu số xử lý hoạt động phần mềm trước cho chuyến đối số - tương tự (DAC), hiển thị hay đưa vào máy tính để lưu trữ xử lý sau Qua hệ thống trên, thấy vai trò quan trọng xử lý số thực phần mềm chứa chip xử lý Đặc biệt, với phát triển ngày cao chip xử lý trung tâm, thuật toán xử lý phần mềm cho phép thực tất phép tốn mà trước khơng thể thực mạch tương tự Chính bời lẽ đó, hệ thống đo lường dựa kỹ thuật số thay cho mạch điện tử tương tự có cấu trúc cồng kềnh linh hoạt Ví dụ, hồn tồn khơng cần mạch tuyến tính với cảm biến phi tuyến, lấy giá trị trung bình, lọc nhiễu đoạn chương trình con, điều đơn giản hon nhiều so mạch điện tuyến tính hóa hay mạch chia tương tự Một hệ thống số tảng cho phần cứng dùng ứong nội dung nghiên cứu đề tài Khuếch đại lock-in số (DSP - Lock-in amplifier) Với hệ thống đo lường với phần cứng trên, triển khai thực với nhiều loại phép đo tương ứng với nhiều loại cảm biến xử lý tín hiệu khác nhau, qua thu thơng tin mong muốn Nói riêng với tín hiệu yếu có tỷ số tín hiệu nhiễu S/N thấp, thực việc loại nhiễu nhiều phương pháp khác nhau, điển hình dừng kỹ thuật khuếch đại lock-in Bộ khuếch đại lock-in thường dùng cho việc đo tín hiệu yếu tn hồn nên nhiêu lớn Nó hoạt động tương tự mạch lọc tần số có dải lọc hẹp Lý tưởng mà nói, có thành phần Fourier hệ thống thu nhận, hay nhiễu có tần số khác với tần số cho trước gọi tần số tham chiếu bị loại Khuếch đại lock-in hoạt động đồng với tín hiệu tham chiếu kiểm sốt thay đổi pha biên độ tín hiệu tín hiệu tham chiếu qua hệ thống chưa biết Ban đầu, khuếch đại lock-in thực dựa hệ thống tương tự [1, 2], có nhiều cơng trình nhiều sản phẩm thương mại đời phương án Tuy nhiên, khoảng 35 năm nay, kỹ thuật số cho thấy hồn thiện việc thực khuếch đại lock-in với nhiều ưu điểm gọi lock-in số hay DSP lock-in Đã có nhiều báo cáo trình bày vấn đề này, chúng bao gồm việc nhiều phần cứng khác từ linh kiện điện tử rời rạc, máy tính cá nhân, chip vi điều khiển thông dụng hay bo mạch DSP [3-10], Cũng có sản phẩm thương mại chất lượng cao giá thành đất đời dòng máy SR8xx Stanford Research Systems [11], models 72xx Signal Recover Inc [12], Những khuêch đại lock-in thực nhiều phương pháp mục đích ứng dụng khác 2.1 Sơ đồ khối khuếch đại lock-in số Sơ đồ chức khuếch đại lock-in số trình bày hình 2.1, sơ đồ hồn thiện lock-in số tiêu chuẩn [13] Các phần bao gồm khối sau: - Mạch lối vào khuếch đại nhiễn thấp chuyển đổi I-V, sau mạch lọc tần số điện lưới hài bậc cao - Mạch lọc tần thấp dùng để loại tín hiệu có tần số cao hon vùng hoạt động hệ trước vào lơi vào chun đơi ADC có tơc độ độ phân giải cao - Tín hiệu tham chiếu có thê lây từ bên ngồi từ dao động nội thực nhân DSP, lấy từ bên ngồi, tín hiệu qua DPLL (Digital PLL) để tạo lại hai tín hiệu tham chiếu dạng sin có dùng tần số lệch pha 90° Cà hai tín hiệu tham chiếu tín hiệu đo đưa vào hai nhân số trước đến mạch lọc tần thấp cho DAC để tái tạo tín hiệu cần thu với hai thành phần X, Y tương ứng hay tính tốn biên độ R pha ệ tín hiệu Ngoài thành phần trên, tùy vào mục đích sử dụng khác nhau, khuếch đại lock-in số bao gồm phần phụ trợ phát tín hiệu tham chiếu ngồi, điều khiển vào số cho phép kết nối với máy tính qua cơng tiêu chn GPIB, RS232 Hình 2.1 Sơ đồ chức khuếch đại lock-in số Tất tín hiệu số thực phần mềm bên chip DSP 2.2 Biểu diễn toán học khuếch đại lock-in Đe theo dõi q trình xử lý tín hiệu, ta giả thiết tín hiệu vào có dạng s cộng nhiễu s = VSsin(dosn + (ps) + ĩ)n Trong đó, Vs biên độ, ũ)s tần số, ẹs pha tín hiệu, J],i nhiễu rời rạc với công suất ; Tín hiệu tham chiếu rịt) bao gồm hai tín hiệu I Q lệch pha 90° tạo chip DSP hay cách dùng vịng bám pha số DPLL cho tín hiệu từ bên ngồi (ví dụ từ chopper quang) Để tăng độ chọn lọc, hai tín hiệu có dạng sóng sin cosin độ méo thấp với phương trình có dạng: ĩ = Vr s in (a)r iĩ + (pr ) Q = Vr COS(corn + rn)X(Vs sin((ù,n +ẹs) +T]n) Vs v„ = yCOS[(eo, - cor)n +ọ ,] ~ Ỷ cos[(r = cos, ta thu được: X Vs = ^ c o s < p i + rì n = A + TllỊ Vs Y = y s i n ^ +rjn = B + T]n Các thành phần biên độ pha tín hiệu tính dễ dàng bời phương trình sau, R2 =A2+B2 +2ĩinA +2ĩi„B +2ril tan=i = (1_ ĩ , + ^ + i ) X B B A AB Hay (R2) = ấ +B2 +2cr; , V A 2ơ: { i a n { p h a s e ) ) = ^ ị ( \ + :- ^ ) Trong đó, ơ" cơng suất nhiễu tạo lọc tín hiệu Nếu tần số cắt mạch lọc đủ thấp để loại nhiễu gần kề, nhiễu bị loại bỏ, ta thu được: R = sỊa2 +B2 = - vs Phase = tan”1(—) = ( / ’ si n( r n + (p ) + /; ) V Kv = —cos[{(J -CO )n +(p ] -—cos[(>iỊ)(irL'i/ I' Iih SRb30 F igure r e p re s e n t s the c o m p a r is o n b e tw e e n tw o lo c k - i n a m p l i f i e r s F r o m t h i s f i g u r e , w e c a n s ta le (hat th e i m p l e m e n t e d D S P l o c k - i n a m p l i f i e r c a n m easure low level signal in (lie G P ro n k is and W ile i & Son, 2005 r e f e r e n c e f r e q u e n c y tor = H z w i t h a b a n d w i d t h was SRK30 DSP lo c k -ill Manual \J M a n o la k is, D h ịiIi i ; S n iiu il Ali! j ’i !’( )■■■: ! Ù. .L U i - ì , •1 2) Về tó m tắ t (có p h ả i' n h ‘lây đủ vvc k ết ý mó'i CƯ ban cúa hay kli t ' Ẳ ỉ ỉ i -V bô >.1r.JJ■ 3) Những điều cần sir • 'hữ\ 7i""ệ , 'J - J Ú Ì J L í ù v " Ỵ ỵ ị u i ; c p ' ■■ J J \ .b , j í) Kết lu ậ n (đũng hay iúior./ uá*ig) ( ■ /! • ỉ Ghi ;Ì:-1 ■N ý' - xin vièt iiiỊt Sul ■ J PC D IG IT A L L O C K -IN B A SED IM PED A N C E SPE C T R O SC O PY SYSTEM N g u y e n N goe D in h , T ran V inh T h an g F a c u lty o f P hysics, H a N o i U niversity o f Science A b str a c t D igital Lock-in am p lifier based im pedance spectroscopy system using PC sound card h as been built F requency an d im pedance range is from 100 Hz up to 20 kHz and a 10 ohm to 106 ohm, respectively The software w ritten in Delphi with DSP algorithm allows calculating both am p litu d e and phase of th e signal This system is easv to use com patible for several applications in m aterial science and audio device testing I In tr o d u c tio n Lock - in A m plifier (LIA) widely used in science and engineering because it can m easure a signal in presence of high noise levels The trad itio n al LIAs are im plem ented in analog circuitry and they are so called analog LIA In other hand, m odern LIAs convert the signal to digital data and use DSP algorithm to calculate the am plitude and phase of th e signal and they are so called Digital (DSP) LIAs [1] O ne of Lock-in am plifier applications is in im pedance spectroscopy m easurem ent of electronic com ponent of sem iconductor m aterials, which is im plem ented by several authors [2, 3, 4], In o ur work, we u se two channels 16bits ADC of PC ’s soundcard to convert the signal to digital d a ta an d lock-in m easurem ent m ethod im plem ented by DSP algorithm s is done by the softw are to calculate th e am plitude and phase of signal The advantage of using soundcard is all PC now have soundcard by defau lt and th eir ADC resolution is acceptable in many applications The disadvantage of using soundcard is slow sam ple rate a t m axim um of 44.1 kHz and it lim its our applications in low frequency range II Im p e d a n c e m e a s u r e m e n t a n d d a ta p r o c e s s in g 2.1 PC so u n d ca rd o v e r v ie w Soundcard is a P C ’s device th a t can record and playback audio data As a recorder, it has a ■ c h an elsl6 b it ADC w orking a t sam ple te of 20 Hz to 44.1 kHz Fig shows the simple PC soundcard’s block d iag ram [5] Audio out Audio in (Line, Speaker) (Line, Mic, CD, PC) F ig Block diagram of a sim ple PC soundcards D escription of th e p arts: • ROM includes th e p reset wave table synthesizer sam ples • RAM is for dow nloadable wave table in stru m en ts • W avetable sy n th esizer m akes sounds out of the sam ples in ROM and RAM • CODEC does th e A/D and D/A conversion of the audio signals • FM sy n th e size r plays FM sounds (for original Sound Blaster/Adlib compatibility) • M IXER IS an analogue m ixer IC which mixes together the sound from various inputs to (m icrophone, aux input, wave table synthesizer, FM synthesizer, CD-ROM audio ) to th e final m ix w hich is th en sen t to line level and speaker outputs 2.2 Im p e d a n c e m e a s u r e m e n t m e th o d In this work, we use th e I-V m ethod [6] (figure 2) to m easure the impedance of DUT (device under test) I-V m e t h o d v2 h r osc Í r Vi I I v2 R F ig.2 I-V method An unknow n im pedance Zx (DUT) can be calculated from m easured voltage and current values C urrent is calc u lated u sin g th e voltage m easurem ent across an accurately known low value resistor, R In practice a low loss tran sfo rm er is used in place of R to prevent the effects caused by placing a low v alu e re sisto r in th e circuit The transform er, however, lim its the low end of the applicable frequency ran g e [3] In our application, the ou u t line of the soundcard perform as a signal g e n erato r a n d ch an n els of soundcard‘s in p u t line in stead of V l and V2, channel for V l and channel for V2 2.3 D a ta p r o c e s s in g a n d D S P a lg o rith m To get th e m ag n itu d e and phase p a rt of DUT’s im pedance, some calculation shows in Fig are carry out Each block of th e calculation procedure is fully m ultith read in g and data buffered object to have real - tim e perform ance F ig.3 : D ata processing diagran III R e s u lt a n d d is c u s s io n A trait* th ro u g h circuit h as been built to exam ine th e frequency characteristic of the soundcard T h u s th e gam of soundcard line-in is a function of frequency and sound card itself so we have to c alib ratio n o u r system before m easurem ent The well known th ree steps calibration procedure is perform ed T he first is open port m easurem ent, th e later is short circuit m easurem ent, an d th e la s t is sta n d a rd 100 Ohm resistor m easurem ent A fter calibration our system is used to m easu re th e im pedance of a capacitor, inductor and a 15 kHz resonance circuit The re su lt is q u ite exactly for all am plitude of line-out signal which is the signal generator of the m easu rem en t system Fig and fig show th e m easurem ent resu lt of 22nF capacitor and LC circuit reso n ated a t frequency of 15 kHz At low and high end of frequency range, some distortions occur due to parasitic W ith a sim ple calculation, we can obtain the value of capacitor here is about 20.1nF th a t is very close to the value of testing capacitor For LC circu it case, we can see the inversion of phase when the frequency passes the resonance value 1.E+05 1.E+04 1.E+03 1.E+02 1.E+01 1.E+00 1000 10000 100000 F r e q u e n c y (Hz) F ig M easurem ent data of 22nF C apacitor 2500 T - 2000 - jj 1500 - g 1000 - o 70 V 50 0 500 10000 15000 20 00 Frequency (Hz) Fig.5 M easurem ent data o f LC circuit The m easurem ent resonance frequency is very close to the theory value o f LC circuit Using P C ’s soundcard as an acquisition system is an econom ic and interesting way By using some DSP algorithm an d lock-in am plifier method, the practice data is precise enough to meet the requirement o f m any applications like resonator characteristic measurement, examining the sound speaker quality and m easurem ent o f frequency respond o f solid state material This w ork is supported by Q T-06-10 project R e fe r e n c e [1] Jav ie r G aspar, Suei F eng Chen, Alejandro Gordillo, M ateo Hepp, Pablo Ferreyra and Carlos M a rq u e, D ig ita l lock in a m p lifie r: study, design a n d developm ent w ith a d ig ita l signal processor, M icroprocessors a n d M icrosystem s, vol.28-4, ppl57-162, (2004) [2].R P ad m a S u v a rn a et al., A sim ple technique for a.c conductivity measurements, Bull M atter Sci., Vol.25-7, 647 - 651, (2002) [3], A S ta n ta n a -G il, A Pelaiz-B arrabco, and L Rodriguea-Lopez, Low-cost and easy experiment to study the electrom echanical resonance o f piezoelectric ceramics, Rev Sci Instrum 76, pp013908, (2005) [4].K Tozaki et al., M ethod o f m easuring resonant frequencies of solids with parts per million resolution over a w ide tem perature range, Rev Sci Instrum 76, pp066104, (2005) [5] http.7 / WWW.epanorama.net / documents/ DC/soundcard tips.html [6], A gilent Technologies Co Ltd, The Im pedance M easurement Handbook: A Guide to Measurement Technology a n d T echniques, 2000-2003 TĨM TẮT CÁC CƠNG TRÌNH NCKH CỦA CÁ NHÂN (bài báo, báo cáo tai Hội nghị khoa hoc ) ĐÓNG TRONG BAO CÁO CỦA ĐÊ TAI Ngành: Vật lý; Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật Họ tên tác giả cơng trình: Trần Vĩnh Thắng Nguyễn Ngọc Đỉnh Đỗ Trung Kiên Năm: 2006 Tên báo: Khuếch đại lock-in sử DSP cho phép đo tín hiệu quang hoc yếu DSP based lock-in amplifier for low level signals measurement Tên tạp chí/ Sách/ Tuyển tập Hội nghị/ số, trang: Kỷ yếu hội nghị Vô tuyến Điện tử lần thứ 10 REV-06, trang 250, Hà Nội - 20067 10th Biennial VietNam C o n fe re n c e on Radio & Electronics (REV 2006), Nov., 6-7, 2006 Hanoi, VietNam, 250pp Tóm tắt: Module Khuếch đại lock-in số song pha sở DSP nghiên cứu cho phép đo tín hiệu quang học yếu, hoạt động lock-in thực bo mạch phát triển DSP dòng TMS320C6416T TI Đánh giá độ xác thực thơng qua kết so sánh với khuếch đại lock-in DSP SR830 Digital Signal Processor (DSP) based dual-phase lock-in amplifier module is described for measuring the low level optical signals The operation of this lock-in has been implemented on the TMS320C6416T DSP Starter Kit o f Texas Instruments The accuracy of the measurement is compared with that of a commercial SR830 DSP lock-in amplifier , 18 TĨM TẮT CÁC CƠNG TRÌNH NCKH CỦA CÁ NHÂN (bài báo, báo cáo tai Hội nghị khoa học ) ĐÓNG TRONG BAO CÁO CỦA ĐÊ TAI Ngành: V ậ t lý; Chuyên ngành: V ật lý kỹ th u ậ t Họ tên tác giả cơng trình: Trần Vĩnh Thắng Nguyễn Ngọc Đỉnh Năm: 2006 Tên báo: Hệ đo phổ trở kháng sở lock-in số dùng máy tính PC digital lock-in based impedance spectroscopy system Tên tạp chí/ Sách/ Tuyển tập Hội nghị/ số, trang: VNU Journal of Science (to be accepted) Tóm tắt cơng trình tiếng Việt: Hệ đo phố trở kháng sờ khuếch đại lock-in số dùng card âm máy tính PC đă xây dựng Dải tần số biến đổi từ 100 đến 20kHz trở kháng đo từ khoảng 10Q đến MQ Phần mềm viết ngơn ngữ Delphi với thuật tốn DSP cho phép tính biên độ pha tín hiệu Hệ thống sử dụng dễ dàng, thích hợp cho nhiều ứng dụng khoa học vật liệu hay kiếm tra thiết bị âm thanh: Digital Lock-in amplifier based impedance spectroscopy system using PC sound card has been built Frequency and impedance range is from 100 Hz up to 20 kHz and a 10 ohm to 106 ohm, respectively The software written in Delphi with DSP algorithm allows calculating both amplitude and phase of the signal This system is easy to use, compatible for several applications in material science and audio device testing 19 SCIENTIFIC PROJECT BRANCH: (PHYSICS) PROJECT CATEGORY: (NATIONAL LEVEL) Title: DSP based lock-in amplifier C ode.Q T - 06-10 Managing Institution: VietNam National University HaNoi Implementing Institution: HaNoi, College of Science Collaborating Institutions Coordinator: Tran Vinh Thang Key implementers: Electronic Engineering and DSP tools Duration: (from.Jan 2006 to Dec 2006.) Budget: 15.000.000 VNĐ 10 Main results: - Results in science and technology: To approach an application of DSP technology for researching in digital lock-in amplifier in physical measurement systems To opened out a R&D capacity for applying in education training, measurement science - Results in p c tic a l application: - Measurement Software for Impedance spectroscopy system using PC’s sound card based digital lock-in amplifier algorithm An Implemented firmware inside the DSP TMS320C6416 chip from Texas Instruments include a digital lock-in amplifier routine can be used for optical spectroscopy measurement - Results in training: 01 Bachelor of Science (Physics - Publications: 02 papers published in VNU’s Journal of Science and REV06’s proceeding 11 Evaluation grade (if the project has been evaluated by the the evaluation committee: excellent, good, fair) 20 PHIÉU ĐĂNG KÝ KÉT QUẢ NGHIÊN cứu KH-CN I Tên đề tài: Khuếch đại lock-in s DSP Tiếng Anh: DSP based Lock-in amplifier Chủ trì đề tài: Trần Vĩnh Thắng Mã số: QT-06-10 Cơ quan chủ trì đề tài: Trưỉmg ĐHQG H Nội Địa chỉ: 144 Xuân Thủy, c ầ u G iấy, H Nội Tel: Ị Cơ quan q uản lý đề tài: Trường Đ H K H TN H Nội Địa chỉ: 334 Nguyễn T rã i, T h a n h X uân, H Nội Tel: 8.584287 Tơng kinh phí th ự c chi: I Trong đó: - T ngân sách nhà nước: - K inh phí trư ị ng: 15.000.000 đồng -V a y tín dụng: - Vốn tự có: - T h u hồi: Thòi gian nghiên cứu: 01 năm Thòi gian b đ ầ u : th án g năm 2006 Thòi gian kết th ú c: th án g 12 năm 2006 I Tên cán phoi h ọp nghiên cứu: ThS Đỗ T ru n g K iên I ThS Nguyễn N gạc Đ ỉnh Sô đ ă n g k ý đ ề tài Số c h ứ n a n h ận đăng ký kết q u n g h iên cứu: I N gày: 21 Bảo mật: a Phổ biến r ộ n g rãi: X b Phổ biến hạn chế: c Bảo m ật: Tóm tắt ket nghiên cứu: Đào tạo: Khoa học: 01 cử nhân vật lý - Tiếp cận nắm băt phương pháp sử lý số tín hiệu vật lý áp dụng cho phép đo tín hiệu yếu dựa vào kỳ thuật lock-in số, phục vụ đào tạo nghiên cứu triên khai hệ đo vật lý - 02 báo báo cáo khoa học tạo chí VNU REV06 Thực tiễn: - Phần mềm chương trình đo phổ trở kháng sở lock-in sốI VỜI phần cứng sound card chạy PC - Phân mêm nhúng chip DSP TMS320C6416 TI với cấu trúc khuếch đại lock-in dùng phép đo quang phổ -J - -7 - - Kiên nghị vê quy mô đôi tư ợng áp dụng nghiên cứu: Phô biến rộng rãi Đưa vào chương trình đào tạo cho sinh viên vật lý Mở rộng nhằm phát triển hướng nghiên cứu chế tạo thiết bị đo lường chất lượng cao -s "■bí ' rT 1;J J'tuivn ^ //v/ L■un ií ívrt L:w? 22 ... thiệu hệ đo vật lý dựa kỹ thuật số Khuếch đại lock- in so (DSP lock- in amplifier) Thực nghiệm 3.1 Khuếch đại lock- in số sở máy tính PC 3.2 Khuếch đại lock- in sở chip DSP TMS320C6416 Ket ứng dụng Lời... số DSP cho kỹ thuật khuếch đại lock- in (DSP -Lock- in amplifier), đồng thời triển khai thực chương trình khuếch đại lock- in phần cứng máy tính PC hệ thống nhúng có nhân DSP, sau ứng dụng khuếch đại. .. đại lock- in có hướng phát triển gọi khuếch đại lock- in số hay DSP lockin amplifier để thay cho khuếch đại lock- in tương tự truyền thống Với khuếch đại lock- in số, cấu trúc phần cứng đồng với loại