頻率是電信號(hào)的特征之一,與振幅、平均電流或電壓等特性相比,它的測(cè)量值是最簡(jiǎn)單且最準(zhǔn)確的,故許多高精度傳感器是基于將測(cè)量的物理值轉(zhuǎn)換為頻率值的原理。但傳統(tǒng)的頻率測(cè)量方法,譬如直接計(jì)數(shù)法難以滿足原子磁力儀測(cè)頻技術(shù)中對(duì)于采集速度和采集精度的要求。本文的目的是設(shè)計(jì)一款頻率計(jì),用于采集高靈敏度標(biāo)量原子磁力儀輸出的頻率信號(hào),測(cè)量的頻率范圍約為70kHz至350kHz,分辨率優(yōu)于0.35mHz,同時(shí)能夠保證比較理想的數(shù)據(jù)更新率。測(cè)量方案基于測(cè)周期法,利用時(shí)間內(nèi)插原理將時(shí)間間隔的測(cè)量分為粗測(cè)與細(xì)測(cè)兩個(gè)過程。系統(tǒng)采用STM32作為整個(gè)電路的控制中心,完成TDC寄存器配置、數(shù)據(jù)處理、SPI通信以及LCD顯示等功能;FPGA用于提供觸發(fā)TDC啟動(dòng)/停止測(cè)量的HIT信號(hào),同時(shí)在門限時(shí)間內(nèi)做粗計(jì)數(shù),擴(kuò)大了時(shí)間測(cè)量的范圍;TDC-GP22精確測(cè)量在起始和結(jié)束段存在的時(shí)間偏差以消除±1參考信號(hào)的計(jì)數(shù)誤差。論文首先闡述了高分辨率頻率測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用背景及近代測(cè)頻技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀;然后介紹了多種時(shí)頻測(cè)量方法,分析其各自的優(yōu)缺點(diǎn),并以TDC-GP22為例做重點(diǎn)說明;最后給出該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)思路和軟件實(shí)現(xiàn)方法,詳細(xì)描述了設(shè)計(jì)過... 

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１差頻法測(cè)頻原理框圖??利用非線性器件，將待測(cè)頻率信號(hào)＾與標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)＾進(jìn)行混頻，輸出信號(hào)中不??

圖２．２?Ｍ法測(cè)頻原理圖??如圖２．３所示，Ｔ法和Ｍ法幾乎相同

圖２．３?Ｔ法測(cè)頻原理圖??直接計(jì)數(shù)法的測(cè)量精度與測(cè)量間隔的持續(xù)時(shí)間成反比

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種基于環(huán)振的高精度時(shí)間測(cè)量芯片設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J]. 蔣安平,牛硯波,胡文瑞,胡貴才,吳曉靜,劉立全,劉麗麗,何宇.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2017(01)
[2]最新時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器TDC-GP22原理與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)[J]. 季勇,仇國富.  電子制作. 2016(19)
[3]一種基于TDC的相對(duì)頻差測(cè)量方法[J]. 杜念通,周斌.  傳感器與微系統(tǒng). 2016(02)
[4]全數(shù)字差拍頻率測(cè)量方法[J]. 朱祥維,龔航,黃新明,歐鋼.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(04)
[5]TDC-GP21在時(shí)差法超聲波流量計(jì)中的應(yīng)用[J]. 邵慧.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2012(12)
[6]傳輸線上反射與串?dāng)_的仿真分析[J]. 王娟,楊明武.  合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(02)
[7]原子磁力儀研究進(jìn)展[J]. 晉芳,楊宇山,鄭振宇,魯永康,張昌達(dá).  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2011(03)
[8]我國航空重磁勘探技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 熊盛青.  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2009(01)
[9]溫補(bǔ)晶振補(bǔ)償電壓自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)[J]. 王利平,楊三波.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2008(23)
[10]時(shí)間間隔測(cè)量芯片TDC-GP1在頻率測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 鄧星部,陳勇.  電子元器件應(yīng)用. 2008(09)

博士論文
[1]地磁環(huán)境下光學(xué)原子磁力儀的研究[D]. 楊愛林.浙江大學(xué) 2013
[2]精密時(shí)頻測(cè)量和控制技術(shù)研究[D]. 王海.西安電子科技大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于時(shí)差法的高精度超聲波熱量表設(shè)計(jì)[D]. 張彬彬.中北大學(xué) 2017
[2]高精度頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 熊瀟.武漢科技大學(xué) 2014
[3]基于FPGA時(shí)間內(nèi)插技術(shù)的TDC設(shè)計(jì)[D]. 黃海艦.華中師范大學(xué) 2013
[4]基于TDC與FPGA精密時(shí)間測(cè)量技術(shù)的研究與應(yīng)用[D]. 楊俊.中國科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所) 2012
[5]新型高精度頻率測(cè)量?jī)x的實(shí)現(xiàn)[D]. 劉晨光.西安電子科技大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3715572