本文選題：時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換　切入點(diǎn)：直接脈沖計(jì)數(shù)法　出處：《中北大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：在日常的科研和工程實(shí)踐中,許多物理量的測(cè)量都需要以時(shí)間作為尺度進(jìn)行量化。特別在航空航天測(cè)控領(lǐng)域,時(shí)間基準(zhǔn)和時(shí)間同步的精度直接影響測(cè)控系統(tǒng)對(duì)于飛行控制和測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。針對(duì)目前精密時(shí)間基準(zhǔn)測(cè)試儀器測(cè)量分辨率低、測(cè)量范圍小、精度不高、設(shè)計(jì)復(fù)雜等不足,結(jié)合最新的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù),在簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)偏差的連續(xù)、大量程和精確測(cè)量。首先,本文在介紹和分析目前幾種常用時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)系統(tǒng)具體的功能和性能指標(biāo)要求,設(shè)計(jì)采用了直接脈沖計(jì)數(shù)法與抽頭延遲線法相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)偏差的精確測(cè)量,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體方案。同時(shí)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行誤差分析,選擇合適的數(shù)據(jù)處理方法降低干擾對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)的影響。其次,根據(jù)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用FPGA芯片為系統(tǒng)邏輯時(shí)序控制核心,采用VHDL硬件編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)脈沖信號(hào)參數(shù)配置和信息提取,并通過(guò)時(shí)序邏輯控制兩片TDC-GP2時(shí)間測(cè)量芯片和高速脈沖計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)偏差的連續(xù)精確測(cè)量;采用基于WINCE 6.0系統(tǒng)的ARM平臺(tái)為參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)處理終端,采用C#程序語(yǔ)言編寫數(shù)據(jù)收發(fā)程序、數(shù)據(jù)處理程序和圖形化顯示程序,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)基準(zhǔn)脈沖信息和本地基準(zhǔn)偏差測(cè)量結(jié)果的顯示和儲(chǔ)存。最后,通過(guò)設(shè)計(jì)模擬的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行功能和性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間基準(zhǔn)偏差的連續(xù)測(cè)量以及數(shù)據(jù)處理方法的有效性,驗(yàn)證了系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量范圍1ns~1.2s,最高分辨率100ps,測(cè)量精度可以達(dá)到設(shè)定值的0.0015%±0.3ns,同時(shí)在保證系統(tǒng)功能和性能的前提下實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。
[Abstract]:In the daily scientific research and engineering practice, many physical quantities need to be quantified by time.Especially in the field of aerospace TT & C, the accuracy of time reference and time synchronization directly affects the accuracy of flight control and measurement data.Aiming at the shortcomings of low resolution, small measuring range, low precision, complex design and so on, the precision of the precision time reference instrument is low, combining with the latest time-digital conversion technology, the continuous deviation of the datum is realized on the basis of simplifying the design.Large distances and accurate measurements.First of all, based on the introduction and analysis of the advantages and disadvantages of several commonly used time-digital conversion technologies, according to the specific functions and performance requirements of the system,The direct pulse counting method and tap delay line method are used to realize the accurate measurement of the datum deviation, and the overall scheme of the system is designed.At the same time, through the error analysis of the system measurement result, the suitable data processing method is selected to reduce the influence of interference on the result data.Secondly, the software and hardware are designed according to the overall scheme of the system.The system adopts FPGA chip as the core of system logic timing control, and adopts VHDL hardware programming language to realize the parameter configuration and information extraction of the benchmark pulse signal.Two TDC-GP2 time measurement chips and high speed pulse counter are used to realize the continuous accurate measurement of the datum deviation, and the ARM platform based on WINCE 6.0 is used as the parameter setting and data processing terminal.The C # program language is used to write the data transceiver program, the data processing program and the graphical display program to realize the display and storage of the system benchmark pulse information and the local datum deviation measurement results.Finally, the function and performance are tested by designing the simulated application environment.The experimental results show that the system can realize the continuous measurement of the time reference deviation and the validity of the data processing method.It is verified that the system can achieve the measuring range of 1ns1.2s and the highest resolution of 100ps.The measurement precision can reach 0.0015% 鹵0.3nsof the set value. At the same time, the simplified design of the system is realized on the premise of ensuring the system function and performance.
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V556

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1711468