本文關(guān)鍵詞：基于相位處理的時間間隔測量系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】：時間作為基本物理量之一,它的測量通常分為時刻和時間間隔兩部分,時間間隔的測量分為周期和非周期兩種情況,作為時間頻率測控領(lǐng)域的一個基本問題,高精度時間間隔測量的應(yīng)用非常廣泛,無論在通信、激光測距、衛(wèi)星導(dǎo)航定位及芯片設(shè)計等工程領(lǐng)域,還是原子物理、天文觀測等基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域都有涉及。時間間隔的測量方法研究及實(shí)現(xiàn)通常從模擬法和數(shù)字法兩個方面考慮,模擬法具有較高的測量精度,但實(shí)現(xiàn)線路相對復(fù)雜,尤其涉及高頻信號處理與高頻電子線路設(shè)計方面,不易實(shí)現(xiàn),后者在測量過程中會引入?1量化誤差,制約了精密測量中對精度和分辨率的要求,因此能夠簡化測量線路,但不影響分辨率和測量精度的時間間隔測量系統(tǒng)成為時頻測控領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文通過分析和研究常用時間間隔測量方法,結(jié)合最近幾年在時間頻率測控領(lǐng)域的相關(guān)理論,提出并設(shè)計了一種能夠簡化測量設(shè)備但性能依舊良好的時間間隔測量系統(tǒng),該系統(tǒng)基于信號的相位比對技術(shù)能夠獲得高精度測量分辨率的相關(guān)理論,通過利用高速AD對模糊區(qū)脈沖采樣,獲得相位差與采樣電壓值關(guān)系,根據(jù)相位差和時間的對應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)時間間隔測量。本文從時頻測控領(lǐng)域相關(guān)理論研究出發(fā),研究了傳統(tǒng)時間間隔測量系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),制定了基于相位處理的時間測量系統(tǒng)方案,完成了系統(tǒng)硬件電路原理圖設(shè)計,通過對系統(tǒng)功能和性能的測試及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,詳細(xì)地安排了本時間間隔測量系統(tǒng)的設(shè)計步驟。FPGA作為前期被測信號的處理芯片,在其中集成了測量系統(tǒng)的數(shù)字電路部分,簡化了復(fù)雜的信號處理電路單元,改善了系統(tǒng)穩(wěn)定性,同時增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。最后,基于相位處理原理設(shè)計的時間間隔測量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的分辨率優(yōu)于100ps,最為關(guān)鍵之處在于簡化了常規(guī)時間間隔測量設(shè)備的硬件部分。通過引入相位處理理論,間接地把電壓測量和時間測量結(jié)合在一起,這是一種全新的測量理念,它將會為該領(lǐng)域中其他物理量的測量提供全新的測量方法和思路。
【關(guān)鍵詞】：時間間隔測量 相位重合檢測 AD采樣脈沖 測量模糊區(qū)
【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】：2015
【分類號】：TM935.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 時間的基本概念15
• 1.2 課題研究背景和意義15-17
• 1.3 國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)17-18
• 1.4 論文工作安排18-19
• 1.5 本章小結(jié)19-21
• 第二章 常用時間間隔測量方法21-27
• 2.1 模擬內(nèi)插法22-24
• 2.2 延遲線內(nèi)插法24-25
• 2.3 游標(biāo)法25
• 2.4 時間幅度轉(zhuǎn)換法25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第三章 時頻信號的相位處理理論27-39
• 3.1 周期信號相位處理相關(guān)概念及關(guān)系27-31
• 3.2 集中模糊區(qū)和離散模糊區(qū)31-33
• 3.3 相位重合檢測技術(shù)33-37
• 3.4 本章小結(jié)37-39
• 第四章 基于相位處理的時間間隔測量系統(tǒng)設(shè)計39-51
• 4.1 時間間隔測量系統(tǒng)原理39-40
• 4.2 時間間隔測量系統(tǒng)設(shè)計40-48
• 4.2.1 電源模塊40-41
• 4.2.2 信號調(diào)理整形模塊41-44
• 4.2.3 相位重合點(diǎn)檢測模塊44-46
• 4.2.4 AD采樣模塊46-47
• 4.2.5 單片機(jī)模塊47-48
• 4.3 電磁兼容設(shè)計48-50
• 4.3.1 器件選擇49
• 4.3.2 元器件布局設(shè)計49-50
• 4.3.3 電路板布線設(shè)計50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第五章 系統(tǒng)測試與數(shù)據(jù)分析51-61
• 5.1 測試方案51
• 5.2 周期時間間隔信號測試51-54
• 5.3 非周期時間信號測試54-58
• 5.4 誤差分析58-59
• 5.4.1 量化誤差58
• 5.4.2 系統(tǒng)誤差58-59
• 5.5 本章小結(jié)59-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 研究總結(jié)61
• 6.2 不足與展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-69
• 作者簡介69-70

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本文編號：973942