【摘要】：所有的測量都存在測量誤差和設(shè)備分辨率的問題,而測量分辨率存在一定的限度,這就使得在測量時會在以標(biāo)準(zhǔn)值為中心的區(qū)域形成一個模糊區(qū)。如果不進(jìn)行任何處理,則測量時會以模糊區(qū)內(nèi)任意一點(diǎn)作為被測結(jié)果,最終得到的測量精度與模糊區(qū)的大小一致。因此對于分辨率和模糊區(qū)的研究具有重要意義。在兩個比對對象間的變化呈單調(diào)變化的情況下會形成集中模糊區(qū),而當(dāng)兩個比對對象間的關(guān)系比較復(fù)雜時,則會產(chǎn)生離散模糊區(qū)。但是無論是集中的模糊區(qū)還是離散的模糊區(qū),參考信號與被測信號間的比對特征在模糊區(qū)的邊沿可以靈敏地檢測出模糊區(qū)內(nèi)與模糊區(qū)外的不同結(jié)果。由于模糊區(qū)邊沿具有很高的穩(wěn)定性,這時利用邊沿效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)更高精度的測量,檢測得到的最終分辨率將取決于設(shè)備分辨率的穩(wěn)定性,將遠(yuǎn)高于設(shè)備分辨率本身。為了探索邊沿效應(yīng)的物理特性,進(jìn)行了基于相位重合檢測的高分辨率頻率測量。在周期性信號間規(guī)律性現(xiàn)象的研究中發(fā)現(xiàn)可以利用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)根據(jù)被測信號的頻率調(diào)整參考信號頻率以保證參考信號與被測信號之間相位差的變化是單調(diào)排列的,從而可以形成較容易處理的集中模糊區(qū)。通過實(shí)驗(yàn)比對不利用模糊區(qū)邊沿和利用模糊區(qū)邊沿進(jìn)行測量的結(jié)果,得出了合理利用邊沿效應(yīng)能夠大幅度提高測量精度的結(jié)論。在測量裝置分辨率模糊區(qū)的邊沿,極其微弱的信號變化就有可能使得檢測的結(jié)果在模糊區(qū)的邊沿內(nèi)和外發(fā)生變化。這可以實(shí)現(xiàn)一些以往難以測量的物理量的測量,比如響應(yīng)時間短到100ns量級的瞬態(tài)頻率穩(wěn)定度。瞬態(tài)頻率穩(wěn)定度更能直觀地在時域上反映頻率源實(shí)時短期的穩(wěn)定度和遠(yuǎn)端的相位噪聲。利用邊沿效應(yīng)進(jìn)行相位噪聲測量,與傳統(tǒng)的相位噪聲測量方法相比具有線路簡單、響應(yīng)時間快和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。在大量數(shù)字化的測量和均勻刻度的測量中,其量化值和刻度值就是測量中的邊沿,通過利用這些邊沿物理特性的穩(wěn)定性使得很多物理量的測量精度得到提高。本文對利用邊沿效應(yīng)進(jìn)行長度測量、電壓測量和傳感器測量的原理進(jìn)行了分析和仿真,驗(yàn)證了邊沿效應(yīng)具有高分辨率的特征。由此可見邊沿效應(yīng)在廣泛物理量的精密測量中具有普遍性,并且合理利用邊沿效應(yīng)具有很好的應(yīng)用價值。此外還有很多物理量在現(xiàn)有測量精度的基礎(chǔ)上合理利用邊沿效應(yīng)就可以進(jìn)一步提高測量的精度。一些在通常情況下較難實(shí)現(xiàn)的測量精度和目標(biāo)合理利用邊沿效應(yīng)也可以得到解決。因此邊沿效應(yīng)的利用對于未來測量技術(shù)的發(fā)展提供了一種方向性的手段。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM935.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳法喜;高分辨率時頻信號處理技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

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本文編號：2515988