温度控制电路

通过设计石英晶体振荡器中的恒温控制电路,提出用软性开关实现的桥式差分比较控温方案,并介绍其温控灵敏度的计算.     

QMEMS晶振的MEMS器件真空度测量方法研究

QMEMS晶振是一种采用MEMS(micro-electro-mechanical system)加工技术充分发挥石英(Quartz)晶体材质特性制造出的高性能、高集成度的新型石英晶振。利用QMEMS晶振体积小、性能稳定的特点,提出将QMEMS晶振作为传感器内置于MEMS器件管壳内部,对MEMS器件腔体内部真空度进行实时监测的方法。在对石英晶振测量真空原理进行分析的基础上,研究了QMEMS晶振的结构和管壳开口方法,设计了一套基于QMEMS晶振气压传感器的真空度测量系统,实现了对真空度的测量,并对系统进行了标定。试验表明,该真空计可实现1~30kPa压强范围的测量,测量精度约为5%,能满足MEMS器件实时真空度测量要求。     

石英晶体振荡器负载电容的匹配设计

介绍了石英晶体振荡器的结构和主要参数、负载电容的匹配设计和电路负阻的测量计算,以及晶体驱动功率的测量计算。针对实际应用中因谐振阻抗不匹配而出现的振荡电路不起振、频率偏差较大等现象,优化设计了基于舰用断路器电量监测模块实际应用的晶体振荡电路。     

车载雷达用恒温石英晶体振荡器设计

根据车载雷达的需要，利用AT切石英晶体谐振器从主振电路、辐度放大电路、波形变换电路、自动增益电路和压控电路等诸多因素综合考虑，设计了车载雷达用的小型单层恒温高稳晶振，具有良好的老化特性和高可靠性。     

直接测频装置在时域测量中应用

本文介绍时钟频率源在时域中的测量及评估方法,给出PicoTime测试仪的特征及其在时域测量中的应用.     

MEMS陀螺仪随机误差的辨识与降噪方法研究

针对微机电系统(MEMS)陀螺仪随机误差成为制约其精度和应用范围的主要因素,提出基于回归滑动平均(ARMA)模型的卡尔曼滤波估计方法。首先基于Allan方差分析结果,确定出量化噪声、角度随机游走、零偏不稳定性是MEMS陀螺随机噪声主要组成部分;然后采用时间序列分析法对MEMS陀螺仪随机噪声的平稳性进行检验;最后基于随机漂移ARMA模型建立离散卡尔曼滤波方程对其开展误差估计与补偿。开展车载静、动态环境下的数字降噪与卡尔曼滤波估计补偿对比实验,结果表明基于ARMA模型的卡尔曼滤波估计法在MEMS陀螺随机误差补偿效果上具有更明显优势。     

基于Kalman滤波的Allan方差参数实时自主估计

针对目前研制高精度光纤陀螺仪(FOG)过程中精度提高很大程度受到了随机过程噪声的影响,特别是环境温度变化对光纤陀螺的随机噪声误差项的影响等问题,本文提出了基于指数加权移动平均算法和非线性自适应Kalman滤波器的光纤陀螺Alian方差参数实时自主估计方法。通过运用非线性自适应Kalnan滤波器实时估计常温条件下光纤陀螺的Allan方差参数和变温条件下的Allan方差参数,为后续光纤陀螺噪声抑制补偿及精度提高提供了一种新的方法。通过分别对常温条件和变温条件下光纤陀螺静态实验数据研讨,表明所提出的方法能很好地进行光纤陀螺Allan方差参数实时自主估计,为光纤陀螺噪声误差补偿奠定了基础。     

伽利略EPTS中原子钟频率稳定度与噪声类型分析

本文对伽利略系统实验精确授时中心(EPTS)中四台原子钟的主要特性进行了分析.首先基于原子钟的信号模型和时域上的实验测量数据,用Allan方差对各原子钟的频率稳定度进行了计算与分析.其次运用最小二乘算法对短期和长期的时域稳定度数据进行线性拟合,根据拟合斜率鉴别了影响EPTS中各原子钟的主要噪声类型.实验结果表明,EPTS中具有高短期稳定度的氢原子钟和三台高长期稳定度的铯原子钟满足在GSTB-V1阶段产生实验伽利略系统时间(EGST)的设计要求.     

一种改进IEEE1588协议的时钟同步方法

针对IEEE1588协议基于网络进行时钟同步偏差较大的问题,提出一种改进IEEE1588协议的时钟同步方法,在分析IEEE1588协议的基础上,对影响同步精度的时钟偏差和频率偏差进行建模,利用二阶Kalman滤波算法对时钟偏差和频率偏差进行递推,并通过Allan方差验证噪声特性,不断修正时钟偏差。最后,在实验室环境下设计了三组测试方案对改进后的时钟同步精度进行测试,并比较改进后的同步方法与IEEE1588协议同步方法的精度,验证改进同步方法的有效性和优越性。     

基于Visual C++的1780定时器采集卡内部晶振定时的实现

PCI-1780定时器卡是一款多通道计数器/定时器卡。针对光栅尺数据采集中定时功能的需要,提出采用采集卡内部晶振定时。由于硬件计时常常需要外接信号源作为频率触发,依赖于外部硬件,不易实现。提出一种采用定时器卡内部晶振进行频率输出的方法实现定时功能,优点是不需要外接信号源,即不需要外接接线板,实现简捷。定时模块基于Visual C++实现,实验结果满足预期定时功能。经实验验证,定时模块运行良好,达到定时精度要求。     

石英晶体智能温差测量仪

仪器利用石英晶体的温度——频率特性作为温度传感器来测量温度。采用双探头形式,可同时测量两点的温度或温差。在原理上,仪器利用频率合成技术使测温分辨力达到0.0001℃(1s计数闸门);利用计算机误差补偿技术,修正两探头的测温差异,提高双探头法测量温差的准确性。仪器在0-100℃的范围内,温差测量准确度达到±0.002℃。温度测量准确度为±0.05℃。     

基于Allan方差的磁光玻璃型光学电流互感器噪声分析

为了更有效地提高光学电流互感器(OCT)的信噪比,针对OCT的噪声特性,提出一种基于Allan方差的噪声分析方法。应用所提方法结合光电探测器结构以及实验采集得到的噪声性质将噪声分为6类:量化噪声、高斯白噪声、1/f噪声、指数相关噪声、温度相关噪声以及正弦噪声。进一步得到含有6类噪声项的OCT随机噪声模型。针对实测数据,计算辨识了磁光玻璃型OCT随机噪声模型中各主噪声源的噪声系数。实验结果表明所提方法能有效地辨识出磁光玻璃型OCT的各个噪声项系数。通过该方法得到的噪声模型能够提高输出信噪比,为OCT应用实时滤波算法提高测量精度奠定了基础。     

电网状态监测系统GPS同步时钟的稳定性研究

GPS接收机输出的秒脉冲信号在统计意义下与国际标准时间高度同步,具有相当高的精度,但是由于其误差服从正态分布,单个秒脉冲误差可能较大。为提高基于GPS的同步时钟的精度和稳定性,该文根据GPS时钟信号和晶振时钟信号精度互补的特点,提出了一种利用GPS时钟同步晶振时钟的新方法,实现了高精度、高稳定度的同步时钟。所设计的GPS同步时钟不受GPS信号短时失效的影响,具有较高的可靠性和实用性,能够满足电力系统电网状态监测的要求。     

MEMS传感器数据漂移抑制技术研究

针对惯性测量系统中MEMS加速度传感器存在信号漂移而导致测量误差的问题,采用时间序列的分析方法,对MEMS加速度传感器测量的数据进行分析。将MEMS加速度传感器测量的数据通过DSP读取后,通过ADF准则进行平稳性检验,传感器数据满足平稳时间序列条件。根据传感器数据的自相关函数与偏自相关函数特征,判断出序列满足AR(p)模型。通过AIC准则进行随机性检验,同时进行时间序列模型识别与参数估计,传感器数据在使用AR(1)模型进行建模时达到最优。建立MEMS加速度传感器信号漂移AR(1)模型,并依据模型设计卡尔曼滤波器。结果表明,在滤波前加速度传感器零偏稳定性为0.3032mg,卡尔曼滤波后的加速度传感器零偏稳定性为0.0247mg,测量稳定性能有效提高,并且运算阶数较低,能很好的应用于嵌入式系统。     

石英晶体负载谐振电阻测量技术研究

在实际应用中,石英晶体通常工作在负载谐振状态下,而这一状态下电参数的测量却一直是难点。本文对IEC标准中的计算法进行了应用研究,重点分析了π网络的分布参数对负载谐振电阻的测量结果的影响。设计了符合IEC标准的石英晶体负载谐振参数测量系统,采用DDS信号源和外差鉴相的方法,有效提高了测试精度。系统测量实验表明,石英晶体负载谐振电阻的测量误差为±10%（或±2Ω）。     

晶体振荡器频率稳定度的矩阵分析

分析石英振荡器因电路元件或晶体管参量变化所引起的频率变化,就参量变化与频率漂移彼此之间的关系作了计算。推导有关电路参量变化所引起频率变化的一般方程,晶体管的y参量和振荡器电路元件都是已知的情况下,此方程也适用于任何其它振荡器的工作频率。     

高频石英晶体测试系统信号源设计

介绍了一种高频石英晶体测试系统中信号源的设计,整个设计以直接数字频率合成技术为核心,以高稳定度恒温晶振为时基,使用CPLD和ARM实现信号源的控制.该信号源具有四路输出、输出频率范围宽、频率转换速度快、频率分辨率高的优点,并且可以编程设定输出通道间的相位差,从信号源角度出发为高频条件下石英晶体参数测量提供了一种新的误差补偿方法,提高了石英晶体测量的精度.实验结果表明信号源输出频率精度高于±0.1ppm,采用该信号源的石英晶体测试系统串联谐振频率测试精度在1～200MHz频率范围内达到±2ppm.