2023年全国大学生电子设计大赛B题共轴电缆检测装置（2）

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上一篇我们介绍了本题我们的使用方法以及原理，这期介绍我们在使用过程中遭遇的坑点以及解决方案。

1. 长度的不准确与漂移
2. 我们在测试过程中发现我们可以利用扫频的办法准确的获得长度的与频率的关系，但是测到的长度总是在飘，并不能很好的稳定。
3. 长度的不稳定源自在频点扫描的不稳定上。我将DDS峰值检波的信号打印出来后，发现采集的信号中会有一大串“0”的存在，这些0的原因是因为由于信号太小，ADC的精度有限。STM32上板载的ADC是12位精度，因此低于精度的数据会读不出来值。然而我们判断频点第一个谷值的方法是寻找最小值，相当于在谷值附近会有数据丢失的情况。

1. 解决办法：对于这个情况我们有两个解决办法，第一个办法是我们读取到第一个0的时候，并不立刻退出，而是等待最后一个0的出现，将我们的索引值定为这两个0的中间点。
2. 第二个方法就是传统的放大峰值检波的电压。

PS：不同信号的谷值和线长有关，这个好像叫做信号的抑制深度（没学过传输线理论，之后学习一下）

2.高速跟随器与高速放大器

由于单片机的自身特性以及该电路的特殊性，峰值检波的输出必须加上跟随器，ADC才可以正常的读取电压值。但是由于我们是扫频信号，峰值检波的输出信号虽然是一个直流信号，但是这个直流信号的变化是一个高频的，是和工作频率有关的。因此我们选择的跟随器和运算放大器不仅仅是能够起到跟随以及放大的效果，更重要的是其速度（压摆率）必须满足我们电路的要求。

由于比赛的最后一天我们才想到这茬事情，而我们手上并没有适合的高速运算放大器（本来买了AD8066，但是发烫严重来不及研究了）。我们使用NE5532进行替代。但是其工作带宽只有10MHZ，而且其压摆率只有9V/us,根本无法满足我们的速度要求。但是事已至此，我们只得采用转换信号时延时，人为的为5532提供响应时间。

最终，我们的信号放大倍数是103倍，在这个放大倍数下，我们可以精确的确定谷值，并且也解决了之前尚未解决的电阻曲线的问题。

3.ADC微小信号误差

    我们通常认为在3.3V的参考电平情况下，12位ADC与实际电压的关系是：Val = ADC_Val*3.3/4096

    事实上，在微小信号测量时，ADC总会有自身的误差使其并非工作在线性区域。

放大电压不仅仅可以准确的寻找到谷值，也可以进一步的降低ADC的误差，使其工作在线性区域。

并且我们惊讶的发现，事实上电阻和电压是一条三次函数的关系，但是由于之前的信号受干扰较大，并且信号被压缩的尺度太小，导致我们也无法认出这是什么曲线！！！

因此这道题的关键点之一就是能否有效的放大信号。

但是放大信号有利有弊，下一期介绍平滑滤波算法在这道题上的关键作用。