利用相位估计算法实现ps量级的高精度时间间隔测量

高精度时间间隔测量广泛应用于时间同步、卫星导航、航天测控、激光测距以及核电子等场合.目前主流的时间间隔计数器能达到25 ps分辨率,约100 ps的准确度.本文把被测信号作为采样参考频标信号的触发信号,利用参考频标的相位记录被测信号的触发点,然后利用插值FFT对参考频标信号的采样数据进行相位估计,提出了一种理论上分辨率和精度均优于1 ps的时间间隔测量方法.实验测试结果表明原理样机达到了10 ps的测量精度.进一步改进样机的设计,有望达到1 ps的测量精度.     

基于谐振式MEMS传感器的仪表开发关键技术

针对基于谐振式MEMS传感器开发数字智能仪器仪表的高精度、快响应频率测量技术展开研究。以一谐振式MEMS气压传感器为开发样件,其差分输出是两路40～70 kHz之间的正弦频率信号。对传统的频率测量方法进行阐述分析,提出一种新的结合传统测频方法各自优点的频率检测方法。设计实现相关软、硬件,搭建测试系统,实验结果表明该测频方案针对40～70 kHz的频率信号误差小于±0.02 Hz,响应时间为1 s以内。     

高精度多声道超声波密度计

当超声波在介质中传播时,其传播速度受介质密度的影响。基于此种特性,设计了一种高精度的超声波密度计。通过测量超声波在介质中的传播速度来间接实现被测介质密度的高精度测量。由于采用了高分辨率和高速度的信号采集电路以及数字细分算法,使超声波传播时间的测量达到ns级,为超声波密度计实现测量分辨率优于10 g/m3的高精度密度测量提供了保障。设计中采用分布式测头,将多对测头均匀布置在装有被测介质的容器外壁,使测得容器中被测介质的密度更加准确可靠。     

基于FPGA的电机转速高精度测量技术研究

通过研究高精度频率测量的方法和原理,对使用增量式光电编码器的电机转速进行测速计算,设计了基于FPGA为核心的测速系统,通过简单的计算完成了对电机转速高精度的测量。此方法消除了被测信号±1的计数误差。试验研究表明:此方法简单有效,实现了电机转速的准确测量。     

新型频率测量方法的研究

根据量化时延原理的短时间间隔精确测量方法，在时频测量领域有着广泛的用途。该方法可被广泛地应用于高精度频率、时间及相位等信号的测量。文章详细介绍了此种新型时间间隔测量方法的原理，及其与一种从多周期同步法发展而来的高精度、定闸门测频方法的相互结合。从而实现了高速、高精度、连续的宽频率范围的测量。     

一种精确频率测量仪设计

本文主要论述了采用CPLD的设计方法,在数字系统中设计精确测量频率测量仪在采样时间内同时对标准频率信号和被测频率信号计数,采样完成后,把二者的计数值相比,再乘以标准频率就可以得到被测频率的精确值.采用这种设计方法,系统的软硬件结构简单、开发周期快、测量精度高.     

基于NiosⅡ的FPGA频率计设计与实现

文中主要介绍一种以FPGA器件为控制核心的高精度数字频率计,其中待测信号经过输入缓冲电路,由FPGA采集并计数处理,最终测量结果显示在触摸彩屏液晶上。设计基于NiosⅡ,把采集部分和控制部分很好地融合在一起,辅之等精度测频法、多周期测时间间隔法和多周期测占空比法,从而达到精确、实时测量的目的。经试验验证,该系统能实现对输入频率从1 Hz~200 MHz周期信号的周期、频率、占空比和时间间隔的测量,测量精度优于10-7,稳定性和实时性好。     

D触发器实现差频的输出特性分析

在对频率输出的传感器测量中,经常碰到的一个问题是如何高精度测量由测量参数引起的小频率增量问题。许多研究使用D触发器得到待测的可变频率和参考的固定频率的差频。通过理论分析,对D触发器用于差频时的输出特性进行了研究。结果表明：即使两输入信号的频率固定,D触发器差频输出的周期不唯一。如果一个时钟信号周期的误差不影响到测量精度,D触发器可作为两信号的差频器件。实际应用时,参考信号的频率应大于待测信号频率的最大值,并将其接在“CLK”端。     

一种基于信号补偿的频率测量方法

提出一种通过对被测信号脉宽进行补偿处理以提高频率测量精确度的方法。采用多路单稳态脉冲信号作为补偿信号分别对被测信号脉宽补偿,各组补偿信号脉宽均匀递增且增量总和为一个基准信号周期,选取被测信号补偿后对应的基准信号计数值跳变时刻前后相邻的2组补偿信号脉宽平均值作为理想补偿信号脉宽,最后根据补偿后被测信号和理想补偿信号脉宽获得被测信号的频率。误差分析和测量不确定度评定表明该方法测量精确度由相邻补偿信号间的脉宽增量决定。实验数据证明该方法在保证测量速度的同时有效减小了频率测量中固有的1个基准信号周期的测量误差。     

基于DSP的光栅传感器信号同步采集与细分处理

高频率小位移振动信号的高精度测量可以使用光栅传感器来实现,但传感器输出莫尔条纹信号的频率也较高,这对信号采集和处理提出更高的要求。介绍了利用DSP和MAX115构成的系统对光栅传感器的两路输出信号进行高速同步采集,以及对光栅信号实现200倍频的软件细分方法。