本文關(guān)鍵詞：嵌入式高精度電阻源的研究

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【摘要】：儀器儀表是用以測量計(jì)算各種物理量的設(shè)備,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中,為了保證測量準(zhǔn)確性和生產(chǎn)可靠性,國家規(guī)定儀器儀表在使用前必須進(jìn)行校驗(yàn)。在校驗(yàn)的設(shè)備中,直流電阻源可以校準(zhǔn)萬用表歐姆檔,但是目前國內(nèi)電阻源的精度較低,所以電阻源的研究對于校驗(yàn)儀器儀表有重要的意義。本文設(shè)計(jì)一種寬量程,高精度的嵌入式電阻源,研究電阻源的原理,設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案,對電阻源誤差進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行硬件和軟件設(shè)計(jì),并搭建電阻源驗(yàn)證平臺(tái)測試電阻源的精度,具體研究內(nèi)容如下:首先,進(jìn)行嵌入式高精度電阻源系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì),研究電流型和電壓型電阻源原理并設(shè)計(jì)其電路方案,分析了兩種電路的適用條件,并基于此設(shè)計(jì)量程分配方案,采用不同的電路結(jié)構(gòu)以及切換標(biāo)準(zhǔn)電阻擴(kuò)大電阻源的量程范圍,然后仿真驗(yàn)證電路方案設(shè)計(jì)的可行性。其次,對于電阻源電路中的各個(gè)環(huán)節(jié)分別建立誤差分析模型,計(jì)算電阻源電路輸出的絕對誤差。針對誤差的來源分別采用硬件補(bǔ)償和軟件補(bǔ)償?shù)姆椒?提高電阻源的精度,然后根據(jù)技術(shù)指標(biāo)和誤差分析對其中關(guān)鍵器件進(jìn)行選型。再次,進(jìn)行電阻源硬件和軟件的設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)包括電流和電壓測量模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊、嵌入式處理器模塊和電源模塊,軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)和嵌入式處理器內(nèi)部邏輯設(shè)計(jì),上位機(jī)軟件發(fā)送命令與處理器通信,實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能,處理器內(nèi)部邏輯設(shè)計(jì)包括嵌入式軟核設(shè)計(jì)和外圍邏輯設(shè)計(jì),是系統(tǒng)的控制核心。最后,搭建電阻源的驗(yàn)證平臺(tái),采用數(shù)字萬用表作為核心測量設(shè)備,并設(shè)計(jì)自動(dòng)測試軟件實(shí)現(xiàn)電阻源的自動(dòng)測試。在此驗(yàn)證平臺(tái)上測試了電阻源子模塊的誤差,并針對電阻源各個(gè)量程進(jìn)行測試,比較誤差補(bǔ)償前后測試結(jié)果,計(jì)算測試精度,并對測試結(jié)果進(jìn)行了分析。
【關(guān)鍵詞】：電阻源 電流型電路 電壓型電路 誤差分析
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH706
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析10-13
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 研究現(xiàn)狀分析13
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)15-33
• 2.1 嵌入式高精度電阻源系統(tǒng)總體方案15-16
• 2.2 電阻源電路方案設(shè)計(jì)16-22
• 2.2.1 電流型電路方案設(shè)計(jì)17-20
• 2.2.2 電壓型電路方案設(shè)計(jì)20-22
• 2.3 量程分配方案設(shè)計(jì)22-25
• 2.4 電阻源電路仿真結(jié)果及分析25-32
• 2.4.1 電流型電路仿真25-29
• 2.4.2 電壓型電路仿真29-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 電阻源系統(tǒng)誤差分析與誤差補(bǔ)償33-47
• 3.1 電阻源技術(shù)指標(biāo)及分析33-34
• 3.2 系統(tǒng)誤差分析34-40
• 3.2.1 運(yùn)算放大器誤差分析34-37
• 3.2.2 繼電器誤差分析37-38
• 3.2.3 數(shù)模轉(zhuǎn)換器誤差分析38-39
• 3.2.4 電阻源電路誤差分析39-40
• 3.3 系統(tǒng)誤差補(bǔ)償方法設(shè)計(jì)40-44
• 3.3.1 硬件補(bǔ)償方法設(shè)計(jì)40-43
• 3.3.2 軟件補(bǔ)償方法設(shè)計(jì)43-44
• 3.4 器件選型44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第4章 系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)47-58
• 4.1 硬件設(shè)計(jì)47-52
• 4.1.1 硬件總體方案設(shè)計(jì)47-48
• 4.1.2 電流型模塊設(shè)計(jì)48-49
• 4.1.3 電壓型模塊設(shè)計(jì)49-50
• 4.1.4 數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊設(shè)計(jì)50
• 4.1.5 嵌入式處理器模塊設(shè)計(jì)50-51
• 4.1.6 電源模塊設(shè)計(jì)51-52
• 4.2 軟件設(shè)計(jì)52-57
• 4.2.1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)52-55
• 4.2.2 FPGA內(nèi)部邏輯設(shè)計(jì)55-57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 第5章 電阻源驗(yàn)證平臺(tái)搭建及測試結(jié)果58-70
• 5.1 電阻源驗(yàn)證平臺(tái)搭建58-61
• 5.2 測試結(jié)果及分析61-69
• 5.2.1 運(yùn)算放大器測試61-64
• 5.2.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器測試64-65
• 5.2.3 電阻源輸出電阻測試65-69
• 5.3 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果74-76
• 致謝76

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本文編號：795333