等精度频率计的研究与设计

采用等精度频率测量方法具有测量精度保持恒定,不随所测信号的变化而变化的特点。本文首先综述了EDA技术的发展概况,FPGA/CPLD开发的涵义、优缺点,VHDL语言的历史及其优点,概述了EDA软件平台QUAR TUSⅡ;然后介绍了频率测量的一般原理,利用等精度测量原理,通过FPGA运用VHDL编程,利用FPGA(现场可编程门阵列)芯片设计了一个8位数字式等精度频率计,该频率计的测量范围为0-100MHZ。利用QUAR TUSⅡ集成开发环境进行编辑、综合、波形仿真,并下载到CPLD器件中,经实际电路测试,仿真和实验结果表明,该频率计有较高的实用性和可靠性。     

一种精密电容测试系统设计

该文介绍一种基于自动平衡电桥的精密电容测试系统设计方法,通过对激励信号与自动平衡电桥输出信号进行鉴相分析,给出被测电容值的计算方法。为使鉴相器处于最佳工作点,得到精度更高的电容值测量结果,系统对自动平衡电桥输出信号进行反馈,并根据反馈结果,结合标准电阻选择与程控放大器对信号进行调理。最后,在1 MHz的测试频率下对系统的电容测试精度进行验证,得出设计的电容测试系统具有较高的测试精度。     

基于FPGA的遥测信号模拟源设计

遥测信号模拟源是地面卫星测试系统的重要组成部分,本文介绍了一种采用FPGk实现的可控遥测信号模拟源方案。遥测信号模拟源接收来自控制总线的数据,在FPGA中经过PSK调制处理后生成己调信号,其载波信号采样通过采用直接频率合成技术实现的数控振荡器产生。遥测信号模拟源系统中内嵌了高斯白噪声生成模块,可以根据测试需要选择是否与PSK信号混合输出。     

基于FPGA的高精度液体密度测量仪设计

针对传统液体密度测量仪测量精度低、维护不易、不能实时测量的问题,设计一种高精度超声波液体密度测量仪。系统采用现场可编程门阵列(FPGA)作为核心控制器,采用超声波传播时间测量方法——整零分测技术,通过精确测量超声波在待测液体中一定距离下的传播时间,再结合超声波在液体介质中传播时传播速度受液体介质密度影响的特性,来间接实现该待测液体密度的精确测量。实验测试结果表明:系统测量绝对误差小于0.000 4 g/cm3,相对误差小于0.04%,满足工业生产使用标准,具有较强的推广价值。     

谈IS-95系统的信道编码的FPGA实现

随着FPGA容量、功能以及可靠性的提高,在现代数字通信系统中的应用日渐广泛。使用FPGA开发数字电路,可以大大缩短设计时间、减少PCB面积、提高系统的可靠性。FPGA已成为解决系统设计的重要选择方案之一。基于FPGA的优点,选择在FPGA内去实现信道编码。     

基于FPGA的北斗驯服铷原子频标装置的研制

为了提高铷原子钟频率的准确度和稳定度,设计了基于FPGA技术的多路输出北斗驯服铷原子频标装置。装置采用粗测和细测的时间间隔测量方法实现铷原子频率的驯服和时间跟踪与同步。采用模块化设计和编程,提高了装置的通用性和可移植性。以铯原子钟时间频率为参照,利用该装置对铷原子钟驯服前后的数据进行多次比对测试,结果表明其频率的相对准确度达到了1.5×10^-13,相对稳定度达到6.97×10^-13,与驯服之前相比,铷原子钟频率的准确度和稳定度均得到大幅提高和改善。     

基于V93000的现场可编程门阵列测试时间优化方法

对于现场可编程门阵列FPGA,测试配置时间远大于加测试向量的时间,为实现FPGA快速配置测试,本文提出了一种FPGA测试时间优化方法:采用Advantest公司V93000自动测试设备,通过在一个周期内加载4行配置向量对电路配置比特流的测试时间进行优化(即4X配置方式),并结合FPGA多帧写位流压缩方法对电路测试配置的编程加载时间进行优化;以Xilinx公司Virtex-7系列FPGA-XC7VX485T为例进行了测试验证,测试数据表明:采用V93000SoC测试系统的4X配置方式,FPGA的单次配置时间减少了74.1%;为了满足量产测试对于测试时间的要求,进一步提出V93000的4X配置方式与FPGA的位流压缩相结合的方法,FPGA的单次配置时间由1.047s减少到47.834ms,测试时间压缩了95.5%.该方法有效减少了FPGA单次测试时间,提高了在系统配置速度.     

频率捷变参数检定仪的设计

频率捷变雷达综合测试仪工作在射频捷变状态,可产生雷达所需的目标回波信号,其跟踪精度将直接影响雷达的测试准确度.本文介绍了捷变参数测试原理,根据系统设计方法将频率跟踪精度的检定在中频进行,并提出了捷变参数检定仪的设计方案.同时对检定仪进行了测试,得到的测频精度优于10 kHz.     

基于FPGA与单片机联合的数字示波器设计

设计采用单片机与FPGA开发系统实现数字示波器.阐述示波器的实现原理及过程,利用AD783做取样保持电路,对被测信号进行实时采样并保持,将采样信号送入FPGA,进行实施采样和等效采样,实现对信号的完整取样并还原波形,再由单片机处理,最后实现LCD显示和键盘操作.对各功能模块、电路原理进行分析.实测表明系统实时采样频率和等效采样频率范围覆盖1KHz～100MHz,输入阻抗大于1MΩ.设计模块过程中进行最大限度的数字化,外围电路简单,极大地减少了被测信号的受干扰率.系统稳定性好、可靠度高,较好的实现了设计目的.     

谐振高压传感器信号的高精度测量

差分谐振式高电压传感器的测量精度与后续频率测量电路的性能密切相关,而传统的谐振式传感器频率测量电路普遍存在精度和分辨率不高、响应速度慢以及携带不便等问题,针对这些问题,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高精度测频电路.该测频电路主体基于脉冲计数原理,同时利用Xilinx FPGA内的CARRY4延时单元构造T...     

基于Pierce振荡器架构的BAW传感器读出电路

薄膜体声波谐振器(FBAR)不仅能作为手机射频前端的滤波器,还具有充当传感器表头的潜力。为实现对体声波(BAW)传感器输出射频信号的检测,设计一种基于Pierce振荡器的BAW传感器读出电路。读出电路采用双路差分方式,将体声波谐振器构成两路振荡器,一路作为参考电路用于检测外界环境等因素的干扰,另一路作为传感电路用于检测待测物理量。两路振荡器信号通过混频滤波得到由待测物理量引起的谐振频率偏移。然后通过放大与整形将模拟信号转换为数字信号,最后送入FPGA进行频率检测。以一个2 GHz的体声波质量传感器为例,给出电路各模块的设计方法,经各模块仿真以及信号转换电路的实验验证,电路可检测的最大谐振频率偏移量为99 MHz。     

飞机轮速信号测试方法研究

为解决某飞机轮速信号测试中出现的数据缺失、曲线阶梯状不平滑及数据回零问题,分析轮速信号测试原理及测试系统结构,结合待测轮速信号特性,提出轮速信号测试优化方法,包括备份设计、直流隔离、周期测试及指标优化等。并针对轮速信号地面状态特性,设计一种信号测试链路检测方案。试飞测试验证结果表明,备份数据误差低于0.5%,数据曲线平滑,可消除数据回零现象,设计的轮速信号测试链路检测方案可行,有助于试飞航前检查。     

靶场外测设备动态校准测试方案风险评估

针对靶场外测设备动态校准测试方案的选择问题,提出了把实施风险作为第4维参数以平衡性能、费用、时间3维参数的思路.设计了风险指标(事件)及风险指标的层次结构模型,给出了每一个风险指标的风险概率及风险后果影响程度计算方法,并结合实际情况,建立了方案评估的基本步骤,为最终方案的选择提供依据.     

基于脉冲细分法的感应同步器测角方法

针对感应同步器测角系统中轴角数字转换芯片的积分环节及VCO(压控振荡器)线性范围制约了跟踪转速和控制电压的问题,提出了基于时钟细分原理的测角方案,研制了相应测角系统.该系统利用FPGA(Field-Programmable Gate Array)信号处理速度快的特点,满足了对时钟脉冲信号进行细分的要求,提高了脉冲细分数,实现了角度测量和上位机通信.通过对测角系统与高精度圆光栅的比对实验,基于脉冲细分法的感应同步器测角系统精度达到±3″.     

基于磁导率检测技术的传感器设计研究

磁导率检测技术是一种依据磁导率的变化检测铁磁试件应力集中状态和疲劳损伤程度的无损检测方法,可实现对构件残余寿命的有效评价。依据磁导率检测原理,针对棒状待检构件设计研制一高灵敏检测传感器,考察检测线圈绕线直径、绕线线圈匝数、激励电压对最佳检测频率和检测分辨率的影响。研究发现,最佳激励频率随线径的增加而减少,信号分辨率随线径的增加而增加;绕线匝数与激励最佳频率无关,但与信号分辨率有关;激励电压对最佳频率的范围无影响,但对信号分辨力有影响。该研究结论对研制高灵敏度的磁导率检测仪具有重要意义。     

2m比长仪纳米级精度线间距测量系统的研究

介绍了2 m比长仪系统的组成,对其采用光电显微镜动态瞄准刻线和激光干涉测长原理进行了分析,研究了提高刻线瞄准精度和激光干涉测长精度的方法及利用现代电子技术实现刻线信号和干涉信号自动同步快速处理方法。自动信号处理系统基于FPGA现场可编程电路技术和计算机技术。通过对金属线纹尺测量的实验表明,依据JJG 331—1994激光干涉比长仪检定规程进行实验,2 m比长仪单次最佳刻线瞄准精度优于10 nm(1σ),对其测量的不确定度分析表明,对于测量高质量的高等别线纹尺,其测量不确定度U=（20+40 L）nm（k=2）。     

基于趋势项误差控制的频域积分算法研究与应用

针对工程测试中利用振动加速度积分获得位移时出现严重趋势项误差问题,采用低频衰减算法对加速度信号在频率内直接积分,并利用积分精度控制方程保证积分精度。通过与积分算法比较及验证,证明该算法对积分误差控制具有一定优势。搭建含限位冲击的振动测试实验台,研究该算法在工程测试中应用特性。实验研究表明,该算法可有效控制趋势项误差,且随待积分加速度基频提高积分所得位移信号与真实位移信号吻合度提升。基于所用测试系统,加速度信号基频超过3.8 Hz时积分幅值误差小于10%,满足工程测试需要;加速度基频大于4.35 Hz时积分峰值误差小于5%,可获得较好测试效果。     

含噪多频信号频率估计算法

为抑制多频信号中非待估计频率分量频谱泄漏对频率估计的影响,提出一种新的频率估计算法。利用快速傅里叶变换(FFT)算法对采样信号进行预处理,得到每个频率分量的频谱索引,从而得到各频率分量粗略的幅值和初相位估计值;采用频率搬移策略滤除多频信号中的非待估计频率分量,得到降频信号;对降频信号进行频谱分析,并经迭代计算得到各频率分量信号精确的频率、幅值和初相位估计值。在无噪声、不同信噪比等条件下进行了仿真实验,结果表明,所提算法具有良好的频率估计性能,有效抑制了多频信号中频谱泄漏的影响,提高了频率估计精度,优于现有优秀算法。     

一种 LCR自动测量系统

为了方便于测量电阻、电容、电感值的大小,本文设计了一种基于单片机的LCR测量系统。该系统可以将电阻、电容和电感加在对应的测量电路上转化为频率信号,将频率信号送入AT89S52的计数端,通过定时和计数可以计算出信号的频率,根据频率和待测参数的关系反演出被测参数。该系统简单、实用,具有一定现实意义。     

基于FPGA的自整角机信号模拟与测试

针对传统的自整角机信号模拟与测试方法的弊端,从自整角机信号原理出发,提出了基于FPGA的模拟与测试的方法,研究中采用了可配置FPGA模块,可以根据需求灵活配置测试资源,与传统方法相比有更高的精度、实时性、灵活性。