用于眼睛轴向参数测量的快速扫描延迟线设计

光学延迟线的性能是人眼轴向参数快速、准确、大范围测量的重要因素。为提高光学延迟线性能,通过对旋转式延迟线扫描原理及等差光纤光程倍增原理的分析,提出了一种基于等差光纤组的旋转式光程扫描装置。从理论上推导了光程延迟距离公式并提出了一种光纤自标定方法。最后搭建测量实验系统,对延迟线的扫描频率、延迟距离、延迟线性度及光纤自标定的重复性精度四个方面的特性进行了测试和评估。测量结果表明,该延迟线的扫描频率达到14 Hz,最大延迟光程为127.442 mm,延迟线性度误差为0.15%。重复性精度优于0.004 mm。能够满足人眼轴向参数快速、准确、大范围测量的需求。     

多通道高精度时间-数字转换器的研制

介绍了一种基于USB2.0接口的多通道高精度时间 数字转换器(time-to-digital converter, TDC)的设计与实现。完成了NIM-LVPECL电平转换电路、高速串并转换电路、基于FPGA的数据处理及相关逻辑控制等单元电路的设计,最后给出了TDC的测试性能指标。结果表明,TDC的最小时间分辨率为403 ps,测量时间范围为0~420 us,测量“死时间”<13 ns。TDC可广泛应用于高精度的时间间隔测量领域,特别是作为飞行时间质谱仪（time-of-flight mass spectrometer, TOF-MS）的数据采集卡。     

基于FPGA的高分辨率时间数位转换器设计

介绍时间间隔的测量原理,分析各种测量方法的优缺点和主要误差来源,并设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的时数转换器(TDC).该设计采用高精度计数器和延迟线内插法共同测量时间间隔.该时数转换器的测量范围由计数器决定,而测量分辨率由内插延迟线决定,因此,具有测量范围大,分辨率高的特点.由于测量的利用两种延时单元的微小时间差对时间间隔进行内插,获得了1ns的测量分辨率,具有精度高、功耗小及实现简便等优点.     

基于渐开线原理的快速光学延迟线装置

为了提高光学延迟线装置的性能,基于渐开线原理设计了快速光学延迟线(FODL)装置。分析了渐开线的基本原理并建立了数学模型,推导了光学延迟线装置的延迟距离公式。对光束通过延迟线装置后的光斑畸变进行了理论与实验分析。最后,搭建迈克尔逊干涉系统,对延迟线装置的延迟线性度、延迟平稳性、延迟距离和扫描频率进行了实验验证。结果表明:对于快速光学延迟线装置,入射光斑的半径越小,旋转平面反射镜的旋转角度间隔越小,出射光束的光斑畸变越小。该装置的延迟距离为40.036mm,延迟时间为133.453ps,线性度误差为0.419%,平稳性误差为0.806%,扫描频率为20Hz。与常用光学延迟线装置相比,该装置能够提供较大的延迟距离和较高的扫描频率,同时具有线性度好、平稳性好等优点,满足快速光学延迟线的使用要求。     

大口径超声波流量计高精度低功耗方案设计

针对影响超声波流量计测量精度和功耗的关键环节——超声波时差测量,设计了以超低功耗处理器EFM32G880F128为控制核心,以高精度、低功耗的超声波模拟前端芯片TDC1000和数字转换芯片TDC7200构成时差测量电路的控制系统,较好地控制了在回波信号的放大及接收过程中产生的误差及功耗,有效地提高了电池供电、大口径超声波流量计的测量精度,降低了产品功耗。经过检验,其测量误差低于1%,能够满足市场需求,具有良好的应用前景。     

可编程器件在纳秒级多通道数字延迟/脉冲发生器中的应用

研制了用于飞行时间质谱仪（TOF）的多通道数字延迟/脉冲发生器系统。介绍了复杂可编程器件（CPLD）和可编程数字延迟线（AD9501）在系统中的应用，讨论了高速数字系统中的定时误差问题。该系统的延迟分辨率达1ns，脉冲宽度分辨率为100ns，可同时控制五台设备工作。     

基于声表面波延迟线的C波段信号延迟模块设计

声表面波(SAW)延迟线是一种能对射频信号进行精确时间延迟的固态结构延迟线。研制了一种采用声表面波延迟线作为射频信号延迟器件,通过微控制单元(MCU)控制不同声表面波延迟线切换,包含射频信号衰减、变频、滤波、放大等功能电路的射频信号延迟模块组件。给出了该射频信号延迟模块的设计技术指标和对外接口控制关系,分析了其功能电路组成和简要工作过程。工程应用表明,该射频信号延迟模块对C波段4.2 GHz～4.4 GHz频率范围的射频信号延时精度高,工作适应性强。     

一种铂电阻温度传感器的优化设计

基于航天工业中温度信号的测量,研制了一种高测量精度的铂电阻温度传感器。设计采用恒流源微电流驱动三线制铂电阻经不平衡电桥获得理想电压,实现了去除自身线阻和减小自热效应;提高了测量精度。通过差分放大电路、反馈电路和压控电压源二阶低通滤波电路有效地改善了铂电阻的线性度,减小外界干扰信号对测量系统的影响。测量结果表明,在-40~60℃的变温环境中测量-20~450℃温度误差小于0.5℃。     

基于ARM的阻抗测量仪的设计

针对传统阻抗分析仪存在的弊端,设计了一种基于ARM的便携式阻抗测量仪。该阻抗测量仪以STM32为核心,设计了基于DDS的同步正交信号源电路、A/D采集电路、RS485通信电路以及STM32外围电路等。采用双差分减法器实现阻抗到电压的转换,选用双相锁定放大器来抑制噪声干扰。实验研究表明,该设计方案结构简单,测量自动化程度高,测量结果误差小,抗干扰能力强,测量精度可以满足大部分工程应用,具有一定的工程应用价值。     

一种具有优良分辨力、线性及温度稳定性的量化时延的产生方法

目前的很多仪器设备中需要分辨率优于ns量级的时间量化仪和延迟单元.研究了利用信号在传输时的延迟来进行时间量化的可行性及其特点.实验结果表明基于传输延迟的时间量化技术较国外报道的基于CMOS门延迟的时间量化技术有线性度好、温度稳定性好、结构简单、实现容易等特点.采用导线延迟技术实现了一个分辨率优于300 ps,量化范围优于2 ns的时间量化仪.它的特点是延迟线后级检测电路参数的差异对这种设计有影响,必须经过标定,经过标定之后对某些特殊点的时间量化精度可达12 ps.同时指出了当提高分辨率时面临的问题以及基于ASIC技术的解决方法.     

基于TDC7200的超声测温系统设计

文中设计了基于TDC7200超声测温系统,其对飞行时间的测量分辨率能达到ns级。通过对TDC1000的设计来作为超声波收发单元,使其电路更加简单可靠,测量范围更宽。实现了测温系统的软硬件设计,同时对声波传输中的干扰因素进行分析并提出了有效的解决方法。通过实验证明了该系统可以准确可靠地完成空间温度场的测量。     

高精度电阻在线测量方法研究

为了解决电子产品检验中的高精度电阻在线测量,提出了基于差分隔离法的电阻在线测量新方法,给出了新颖的程控激励源和程控差分放大器电路.该方法从根本上消除了以往隔离技术激励信号源内阻不为零和旁路电阻对测量精度的影响,测量精度和系统量程均提高了约一个数量级.     

PSΦ 21在高性能电容式差压变送器测量电路中的应用

PSΦe21提供了一种基于TDC技术测量电容的新的概念,无需其他转换电路。该芯片还具有分辨率高,高线性,超低功耗,采集速率高等突出优点,非常适合应用于应力、压力、位移、厚度等微小电容变化量进行测量,使高性能差压变送器的测量电路更加可靠,使高性能电容式差压变送器的设计更加灵活。     

PSФ21在高性能电容式差压变送器测量电路中的应用

PSФ21提供了一种基于TDC技术测量电容的新的概念．无需其他转换电路。该芯片还具有分辨率高．高线性．超低功耗．采集速率高等突出优点．非常适合应用于应力．压力．位移、厚度等微小电容变化置进行测量，使高性能差压变送器的测量电路更加可靠、使高性能电容式差压变送器的设计更加灵活。     

基于误差分析的电池组高精度测量系统的设计

动力电池成组技术是电动汽车技术的核心之一,电池组的容量、能量、功率等特性的测试,对于成组电池性能的评价显得尤为重要。提出了一种基于误差分析的电池组测量系统的设计方法,实现了宽电压(0~1 000 V)、电流(0~400 A)范围内,电压、电流、瞬时功率、安时和瓦时的高精度测量。系统测量的电压、电流为自变量,通过DSP计算出来的瞬时功率、安时和瓦时为因变量。基于误差分析,推导出因变量的精度表达式,提出了同步高精度隔离采样方案。通过简化隔离环节,减少了采样电路的线性误差;通过差分输入、LCL滤波调理电路,提高了电压、电流采样的抗干扰能力。     

圆光栅测角误差实时补偿方法研究

误差补偿是提高圆光栅测角精度的常用手段。一些机床和精密仪器由于没有位置测量元件误差补偿功能,无法进行圆光栅的误差在线补偿。针对这一问题,提出了一种中继式的圆光栅测角误差实时补偿方法。首先,分析了圆光栅测角误差的补偿原理,建立了谐波拟合函数和圆光栅测角误差补偿模型;然后,进行了误差补偿模块的硬件选型,设计了以差分芯片为核心的信号转换电路,包括差分信号转单端信号电路和单端信号转差分信号电路,开发了误差补偿模块的嵌入式软件,将所设计的误差补偿模块插入到圆光栅的信号输出通道,建立了基于中继式误差补偿模块的试验系统;最后,采用雷尼绍校准装置采集了圆光栅的原始误差数据,使用谐波函数对测角误差数据进行了拟合,应用误差补偿模型,利用误差补偿硬件模块,对圆光栅测角误差进行了在线补偿试验。研究结果表明：对测角误差最大值为134.59″的圆光栅进行补偿后,其误差最大值可减小到12.62″,可见采用误差实时补偿方法可以显著提高圆光栅测角精度。     

栅式变面积电涡流位移传感器阻抗桥测量系统

文中提出了一种栅式结构的变面积电涡流位移传感器,该传感器将线圈以差动结构布局,采用不平衡阻抗桥式测量电路可直接输出差动后的传感器信号。文中按结构顺序详细介绍了测量系统中信号发生电路、阻抗桥式测量电路、解调电路以及输出差分放大电路。实验结果表明,采用差动结构的传感器测量电路不仅能有效提高传感器灵敏度和响应速度,而且还具备低功耗、共模误差小以及稳定性高等优点。     

DT9205多用表测量电容电路的改进

介绍一种改进测量电路中的振荡器,使数字万用表DT9205测量电容的误差由±(3% 3)减小到±1%的电路和实测结果。     

高频脉冲数字功率表设计

为解决高频脉冲的功率测量问题,本文设计了一种易于实现的、实用的高频脉冲功率测量电路。该电路具有误差可分析性好、且可实现高精度,可测量各种波形脉冲的实际功率。数字显示输出,读数方便,从根本上消除了读数误差。     

基于光纤延迟线的射频信号延时/衰减组件设计

射频信号延时/衰减组件能对射频信号进行不同数值的时间延迟和功率衰减,光纤延迟线能对光信号进行时间延迟。设计了一种基于光纤延迟线的射频信号延时/衰减组件,包含光发射机模块、光纤延迟线模块、光接收机模块、射频放大器模块和程控衰减器模块等功能模块;给出了该射频信号延时/衰减组件的主要技术指标,分析了其主要功能模块的电路结构组成和工作过程。在无线电高度表检测仪中的工程应用表明:该射频信号延时/衰减组件对射频信号的时间延迟精度高,功率衰减范围大,模拟高度值输出数量多,且工作稳定。