本文關(guān)鍵詞：高精度交直流多功能標(biāo)準(zhǔn)源的設(shè)計(jì)與研究

  更多相關(guān)文章： 標(biāo)準(zhǔn)源 直流基準(zhǔn) 信號(hào)源 最小二乘法

【摘要】：在計(jì)量領(lǐng)域中為保證測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確性,首先需要用高精度的標(biāo)準(zhǔn)源對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。因此標(biāo)準(zhǔn)源的精度直接影響著測(cè)量結(jié)果。同時(shí),校準(zhǔn)過程中往往需要在多個(gè)物理量之間同時(shí)進(jìn)行,考慮到目前這種精度和功能的標(biāo)準(zhǔn)源大多來自國(guó)外且價(jià)格昂貴,本文研究設(shè)計(jì)一種高精度交直流多功能標(biāo)準(zhǔn)源來滿足這一科研需求。本文從實(shí)際測(cè)量工作出發(fā),研究了國(guó)內(nèi)外這種標(biāo)準(zhǔn)源的發(fā)展現(xiàn)狀；結(jié)合國(guó)情和實(shí)際,提出設(shè)計(jì)要求,給出本文的設(shè)計(jì)指標(biāo),對(duì)高精度交直流多功能標(biāo)準(zhǔn)源的設(shè)計(jì)作出總體方案。然后分別對(duì)可調(diào)直流電壓基準(zhǔn)、信號(hào)源、電壓電流放大器、反饋系統(tǒng)、模擬電阻、控制系統(tǒng)等核心電路進(jìn)行詳細(xì)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。并對(duì)其各個(gè)部分的穩(wěn)定性、誤差等參數(shù)進(jìn)行分析,確保其達(dá)到本文的設(shè)計(jì)指標(biāo)。本文應(yīng)用STM32F205RET6作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心,提高了系統(tǒng)的運(yùn)算速度和精度。同時(shí),采用美國(guó)ADI公司最新生產(chǎn)的AD5791這樣的高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器來作為數(shù)模轉(zhuǎn)換的核心,該芯片既控制著直流基準(zhǔn)的輸出也調(diào)控著信號(hào)源輸出的幅值。用鎖相環(huán)原理合成低頻信號(hào)源減少雜波和誤差。并通過相應(yīng)放大器將各電量放大到所需量程,用反饋系統(tǒng)控制其精度,確保系統(tǒng)穩(wěn)定。此外,本文還運(yùn)用了基于最小二乘法的校準(zhǔn)技術(shù)對(duì)被測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)來消除系統(tǒng)誤差,提高了標(biāo)準(zhǔn)源的精度。最后對(duì)各個(gè)參數(shù)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試,測(cè)試結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。本文所研究和設(shè)計(jì)的高精度交直流多功能標(biāo)準(zhǔn)源輸出穩(wěn)定性好,準(zhǔn)確度高,大大提高了國(guó)內(nèi)計(jì)量檢測(cè)領(lǐng)域的校準(zhǔn)精度,可以廣泛的應(yīng)用于高分辨率儀表的校準(zhǔn)。同時(shí)為日后研究更高精度的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)源打下基礎(chǔ)。提高了國(guó)民自主創(chuàng)新能力,減少了國(guó)外市場(chǎng)對(duì)高精度儀器設(shè)備的壟斷,對(duì)我國(guó)的科研水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都作出了重要貢獻(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：標(biāo)準(zhǔn)源 直流基準(zhǔn) 信號(hào)源 最小二乘法
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB97
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 課題背景與研究意義9
• 1.2 電測(cè)儀表的檢測(cè)方法與發(fā)展9-10
• 1.3 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀10-12
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容與性能指標(biāo)12-14
• 2 高精度交直流多功能標(biāo)準(zhǔn)源總體設(shè)計(jì)14-19
• 2.1 直流電壓輸出方案14-15
• 2.2 交流電壓輸出方案15-16
• 2.3 直流電流與交流電流的輸出方案16-17
• 2.3.1 跨導(dǎo)放大原理16-17
• 2.4 模擬電阻輸出方案17-18
• 2.5 本章小結(jié)18-19
• 3 高精度交直流多功能標(biāo)準(zhǔn)源的硬件與軟件設(shè)計(jì)19-46
• 3.1 可調(diào)直流電壓基準(zhǔn)設(shè)計(jì)19-26
• 3.1.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的選擇與分析20-21
• 3.1.2 可調(diào)直流電壓基準(zhǔn)的硬件設(shè)計(jì)21-23
• 3.1.3 可調(diào)直流電壓基準(zhǔn)的軟件設(shè)計(jì)23-25
• 3.1.4 可調(diào)直流電壓基準(zhǔn)的誤差分析25-26
• 3.2 信號(hào)源的設(shè)計(jì)26-33
• 3.2.1 信號(hào)頻率的設(shè)計(jì)27-28
• 3.2.2 信號(hào)源的合成28-29
• 3.2.3 信號(hào)源幅值與相位控制29
• 3.2.4 信號(hào)源的軟件流程設(shè)計(jì)29-30
• 3.2.5 信號(hào)源失真度分析30-33
• 3.3 放大電路的設(shè)計(jì)33-36
• 3.3.1 直流電壓放大器的設(shè)計(jì)33
• 3.3.2 直流電流放大器的設(shè)計(jì)33-34
• 3.3.3 交流電壓放大器設(shè)計(jì)34-35
• 3.3.4 交流電流放大器設(shè)計(jì)35-36
• 3.4 反饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)36-38
• 3.5 模擬電阻設(shè)計(jì)38-39
• 3.6 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)39-44
• 3.6.1 鍵盤電路的設(shè)計(jì)41-42
• 3.6.2 液晶顯示器電路的設(shè)計(jì)42-43
• 3.6.3 電源電路的設(shè)計(jì)43-44
• 3.7 主程序設(shè)計(jì)44-45
• 3.8 本章小結(jié)45-46
• 4 校準(zhǔn)與測(cè)試46-60
• 4.1 誤差分析46-48
• 4.2 基于最小二乘法的軟件校準(zhǔn)技術(shù)48-51
• 4.3 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果51-59
• 4.3.1 準(zhǔn)確度測(cè)試52-56
• 4.3.2 負(fù)載調(diào)整率測(cè)試56-59
• 4.3.3 波紋系數(shù)測(cè)試59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 附錄65-67
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67-68
• 致謝68-69

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本文編號(hào)：1055608