基于SOPC的高精度时间间隔测量仪设计

针对靶场测试中时间间隔测量仪测量精度低、体积庞大的缺点,在SOPC技术的基础上,采用计数法和内插法设计了一种纳秒级的高分辨率大范围时间间隔测量仪.设计的仪器由触发信号隔离模块、纳秒计时模块、标准计数模块以及相应外围电路组成.在接收到起始触发信号后,由FPGA内部基于SOPC的主单片机和时序电路构成的标准计数模块开始计数.同时,TDC GP2芯片和基于SOPC的从单片机构成的纳秒计时模块测量起始触发脉冲和标准计时脉冲的时间间隔;截止触发信号到来后,标准计数模块停止计数,纳秒计时模块测量截止触发脉冲和标准计时脉冲间的时间间隔,测量结束后,主单片机计算并显示最终时间间隔值.设计的时间间隔测量仪测量范围可以达到1～4＆#215;105μs,测量精度优于3 ns.     

高精度时间间隔测量系统

在时间同步系统中时间间隔的测量是非常关键的部分,为了满足时间同步系统的需求,介绍了一种脉冲计数法和数字插入法相结合的时间间隔测量系统。该系统基于专用时间-数字转换芯片TDC-GP1、CPLD和单片机,能够实现纳秒级的时间间隔测量。设计中采用了两片专用时间-数字转换芯片,双芯片的设计使其测量精度可达到1ns。经过测试,系统的分辨率为125ps,精度为1ns,最大可测量1ns～999s的时间间隔。该系统具有体积小、精度高、使用灵活等优点,能够广泛的应用到不同的时间同步系统中。     

重频高压ns脉冲电源关断保护电路的设计及应用

由于重频ns脉冲电介质击穿试验中持续时间过长的大幅值短路电流会对设备造成损害,因此设计了一种用于高压ns脉冲电源的关断保护电路。试验时根据电流的变化来判断击穿的发生并作为触发信号,关断保护电路将示波器的触发反馈信号转换成脉冲控制信号来实现击穿后电源的自动关停。将所设计的电路用于重频ns脉冲PTFE击穿试验中,验证了电路的有效性。利用该关断保护电路和示波器组成的测量系统测量了重频高压ns脉冲条件下PTFE击穿的电压电流波形和重频耐受时间,测得重频耐受时间204ms。结果表明该测量系统误差为22μs,可以满足40kHz重复频率以下的ns脉冲固体击穿试验的要求。     

基于FPGA的全数字化峰值时刻检测技术

基于阈值的前沿到达时刻判别方法受信号幅度变化的影响较大,通常具有较大的随机游走。更为精确的恒比定时等方法需要额外的硬件,会提高系统的复杂度。为解决这一难题提出了利用FPGA实现的全数字化峰值时刻检测技术。首先由时间测量理论角度出发,分析了信号幅度变化引起随机游走的原因,并针对具有一定前后沿对称性的信号研究了利用信号前后沿计算峰值时刻的理论依据。随后利用FPGA对此技术进行了硬件实现,并搭建了测试平台,对测量结果进行了实验测试。对25 ns脉冲信号的测试结果表明,采用全数字化峰值时刻检测技术后,系统的时间的随机游走由5 ns提高到0.24 ns以内。     

掺铈YAP晶体的时间响应性能测量

对YAP：Ce晶体的时间响应性能进行了测量。利用锁模激光器产生的266nm激光照射到YAP：Ce晶体上,用GD40透紫光电管接受晶体产生的荧光,测量了YAP：Ce晶体的时间特性,得到了完整波形和时间性能参数。测量结果表明,波形前沿、半高宽、后沿和衰减时间分别为0.86ns、12.53ns、41.30ns和18.77ns。通过实验发现该晶体衰减时间很短（～26ns）,比NaI：Tl快一个量级。且该晶体具有高光输出、高能量分辨率、高时间分辨率、对γ辐射敏感、γ/n甄别能力强等特点,该国产晶体在γ脉冲辐射测量中是一种比较好的候选晶体。     

快时间响应积分型ST-PMT探测器的参数调试

设计制作了一个电流型快法中子探测器,探测器的线性电流、增益和时间特性可以满足对中子产额为2×104个,脉冲,总作用时间为200ns的脉冲中子源的中子产额测量的需求.     

基于C8051F020单片机的高精度测频计数和计时模块设计

提出了一种集测频、计数和计时功能为一体的高精度测量模块的设计方案。利用C8051F020单片机内部计数器和可编程计数器阵列(PCA),实现测频、计时和计数的功能要求。详细阐述了系统硬件和软件的设计,并将该模块应用于流量校验台的测量系统中。测量结果表明,该模块满足测量要求,具有高精度、高集成度、低成本、低功耗的优点。     

一种改进的脉冲式激光测距仪的设计

脉冲式激光测距仪原理简单,集成化和小型化比较好,采用直接计数激光脉冲延迟时间方法测量距离,精度比较低。本文采用高精度电容的大充放电时间常数比的方法,将待测的微小时间放大,采用较低的时钟精确测量激光脉冲回波与主计数时钟之间小于一个周期的时间间隔,提高了脉冲式激光测距仪的测量精度。本文给出了系统设计框图,实验数据表明,此系统和普通脉冲式激光测距仪相比,距离分辨率提高了20倍。     

基于PCI总线的高精度大量程时间间隔计数器研制

提出了一种使用二级内插法的基于PCI总线的插卡式时间间隔计数器的设计方法,解决了精密时间间隔测量中精度和量程不能兼顾的问题。采用双通道交换测量法校准了START和STOP输入通道的时延,消除了这两个通道之间时延差异对测量结果的影响。该计数器结合CPLD技术和TDC技术,在保证测量精度的基础之上,扩展了测量范围,满足了实际应用需求。文章介绍了该计数器软硬件实现的方法,并通过与RS620比对测试检验了设计方案的正确性。测试结果显示,该计数器的测量范围为0~107 s,单次测量不确定度优于1 ns,多次测量标准差优于0.4 ns。     

适用于脉冲电声法的ns级超窄高压脉冲发生器的研制

对于电声脉冲法空间电荷测试系统中的高压脉冲电源,论文提出了采用脉冲形成线及振荡电路原理来实现超窄高压脉冲。论文在对脉冲发生原理及形成线的参数对波形影响进行了详细论述与分析的基础上,对超窄高压脉冲电源进行了制作和测试。从测试的结果可以看出,基于脉冲形成线原理的高压脉冲发生器能够形成稳定的超窄高压脉冲(ns级),其脉冲宽度随脉冲形成线的长度增加而线性增加,可适用于不同空间分辨率的电声脉冲法空间电荷测量系统。     

GPRS技术在电力系统通信中的应用

GPRS技术能满足电力系统远动通信对速度、质量和可靠性等的要求，可以作为远动通信的备用通道，也可以作为电力抄表等非实时系统的主要通道。文中分析了GPRS技术的特点和电力通信网对通道的要求，从技术角度和经济角度对GPRS技术应用于电力通信的可行性进行分析，并给出两种典型应用结构。     

基于状态熵权和双轨制TOPSIS的电能质量实时综合评估方法

为实现电能质量连续、实时综合评估,提出了一种全域电能质量评估体系,设计了综合评估方法。首先,使用熵权法构造各指标间数据信息量的对比通道,实现对电能质量指标影响权重的常权赋予,保证赋权的客观性。通过构造状态变元,对计算单元内各点权重进行动态调整,保证指标时序赋权的动态特性,增强时域下的权重分辨率。然后,提出了双轨制TOPSIS评估方法,分别开辟数据与等级的TOPSIS计算路径,避免数据与等级杂糅对两者内部相对关系的破坏,减小评估标准对于数据的依赖,保证各时段评估标准的一致性。最后,实时判断两者贴合度,完成数据向等级的并轨,得到以综合评估等级为判据的电能质量整体状态评价和以状态权重为参考的等级变化成因分析。通过算例分析验证了该评估方法能够实现实时评估,具备准确快速地反映电能质量随时间变化的能力,且评估流程具有普适性。     

相机阵列中无视场重合图像时间配准方法研究

多路商业相机组阵在进行信息融合与视场拼接之前需要对采集的多路图像进行时间配准。为保证通用性,需要研究一种与系统相对独立的多路图像时间配准方法。提出一种利用多路图像序列内变换关系的算法,首先提取多路图像中与时间相关的共同特征,然后通过改进的奇异值分解方法判定共同特征的相似度完成时间配准。本文算法不需要提前对相机进行标定,对序列内图像配准精度要求较低,且能够在多路图像之间没有视场重合的情况下完成时间配准。经实验验证,配准精度达到了亚帧级。     

基于STM32和电容积分法的微电流测量仪设计

基于电容积分法测量原理,利用32位微控制器STM32F103控制双通道双切换积分(Dual SwitchedIntegrator)芯片DDC112,配合电路防泄漏电流工艺设计,实现双通道fA(飞安10-15A)级微弱电流的连续测量。利用单芯片DDC112实现I/V转换,并提供20位数字输出,使系统具有电路简化,分辨率高,干扰噪声低等特点。该系统测量分辨率达到1fA,测量时间范围:50~1×106μs,电流量程可在5×104~7×109fA范围内通过设置积分时间进行选择。     

基于时间放大技术的时间数字转换器的设计

本文基于时间放大技术设计了一种两步式的时间数字转换器(TDC),可应用于高精度的飞行测量领域。本设计采用SMIC 55 nm CMOS工艺,采用环形延时TDC作为粗量化电路,采用游标式TDC作为细量化电路。游标式TDC的精度受到延时失配限制,导致在设计时难以突破更高精度的要求。时间放大器通过放大粗量化产生的时间余量,并继续进行第二次细量化,降低了细量化电路的设计难度。针对传统时间放大器输入范围有限以及放大精确度不足的弊端,提出一种新的时间放大器结构,具有精确放大宽范围输入时间间隔的能力。仿真结果表明,采用该种时间放大器的TDC可实现的分辨率为3.7 ps,测量范围为80 ns,微分非线性(DNL)为0.73 LSB,积分非线性(INL)为0.95 LSB,该设计能够在高线性度下更好地兼顾TDC的分辨率与测量范围。     

MIMO技术研究及空时编码在电力线通信中的应用

M IMO系统可以大幅度提高无线信道的容量和质量,降低系统成本。多天线技术与编码技术以及OFDM技术相结合,能更大幅度提高信道的容量和可靠性。文章介绍的编码技术包括空时格型码和空时分组码。由于电力线信道的特殊性,其衰落特性类似于多天线无线信道,M IMO中的天线选择算法以及空时编码技术都可以应用到电力线通信中。可以把三相电力线当作天线阵子来使用,并把编码技术应用其中,从而提高电力线通信的信道质量。     

基于等效采样的TIADC通道失配校准方法

本文针对TIADC(时域交替模数转换器)的通道失配校准存在过程复杂、计算量大的问题,设计了一种高效的通道失配校准方法。基于等效采样原理,将单个ADC多个周期的采样数据重叠显示在一个周期内,通过比较各个ADC重叠波形的平均值、幅值范围和相位,即可实现同时校准偏移失配、增益失配和时间失配,免除了频域转换或正弦拟合等步骤。仿真和实际测试结果表明,本文方法能准确测量上述失配误差,在显著提升TIADC性能的同时,能有效降低校准的复杂性,减小运算量。     

高速数字存储示波器实现技术

提出了一种基于随机取样技术的高速数字存储示波器的实现技术.采用FPGA实现100MS/ps数据采集控制和缓冲存储、触发控制、显示控制等所有逻辑控制电路,从而有效减小仪器体积、降低整机功耗;使用高分辨率模拟测时扩展器,使等效采样率达到10GS/ps,时间测量分辨率达到100ps,实现100MHz(-3dB)可重复信号的波形重现.文中给出了在最小时间分辨率下波形重建的结果.     

电网时间统一系统中SDH业务通道传递时间技术的研究

组建高精度的电网时间统一系统是建设电网高级调度中心的需要,而SDH业务通道传递时间技术是其中的关键.从分析SDH通道传递时间的机理、过程和时延特性研究入手,结合基于SDH通信网络的电网时间统一试验系统的组织方案和测试结果,分析了各种通道因素对时间同步的影响,提出了通过SDH通信网络传递时间时通道选择、配置和运行的原则与方法.     

通信通道时延对微机保护装置的影响

电力系统光纤通信网促进了纵联电流差动保护技术的发展,但在实际应用中,必须考虑光纤通信通道的时延问题。从通信通道时延长短、通道路由一致性以及影响网络时延的因素等方面分析了通信通道时延对微机保护正确工作的影响。分析说明,不同原理的保护装置受通信通道时延的影响不同;应尽量采用光缆直接连接方式,简化中间环节,减少经过的路由数量,保持同步数据网的可靠运行,且用于传输微机保护信息的光纤网络规模不宜过大,使用模式不宜过复杂。论文还提供了不同类型光纤通道的时延计算方法,可为特定通道情况下装置的选型以及微机保护装置的运行维护提供依据。