动能测量装置的时间测量方法及程序设计

本文基于STM32F103系列单片机的通用计时器TIMx的捕获功能,设计了一种用于测量输入脉冲宽度的一种时间测量方法,并用于测量动能测量装置的速度;设置TIMx的硬件初始化流程,用C语言编写测试程序;用信号发生设备和测量仪器对单片机测量时间的功能进行测试。结果表明:该捕获功能可较好地完成动能测试装置的时间量测量,且使用以STM32F103系单片机作为核心部件具有可行性。

一种基于FPGA的48通道高精度时间测量系统

针对高能物理实验和核医学成像等领域中应用广泛的高精度时间测量,提出一种基于FPGA的48通道高精度时间测量系统,采用粗粒度与细粒度结合的时间测量方式,使用时钟相移法进行细粒度测量;提出一种基于对数取整的温度计码转换方法,能在PC端实现温度计码与时间的快速转换。测量系统设计了多阈值测量功能,通过阈值配置可对脉冲达到不同电压时的时间进行测量。测试结果表明,测量系统的测量范围大于10 min,时间分辨率约为0.31 ns,均方根精度优于0.27 ns,能实现多阈值脉冲时间测量。测量系统可远程进行数据获取与指令发送,适用于需远程测量时间的应用场景。

应用于ATE的时间测量单元设计

集成电路飞速发展对集成电路自动测试设备(ATE)中时间测量单元(TMU)的精度提出了更高的要求。针对这一问题,本文使用电子学引脚测试芯片MAX9979对数字IC施加激励和捕获响应,结合Xilinx Artix-7 FPGA内部固化的时间数字转换器(TDC)设计了一种高精度的时间测量单元。时间数字转换器采用粗、细计数结合的内插方法,粗计数由参考时钟为200 MHz的32位直接计数器实现;细计数由超前快速进位链(CARRY4)级联的延迟链构成,通过对CARRY4进行专用配置来减小其超前进位功能引起的测量误差,使用码密度校准法对延迟链进行校准。实验结果表明,TMU量程为21.475 s,平均分辨率为34.7 ps,DNL优于2.5 LSB,INL优于4.5 LSB,精度为39.7 ps。

基于LMD降噪和互相关的声波飞行时间测量法

针对声学法测温中的环境噪音问题,该文提出一种基于局部均值分解(LMD)和互相关(CC)的声波飞行时间测量法。首先依据噪音水平决定是否短截信号降低模态混叠的概率;而后对信号进行LMD法分解,基于该文提出的有用分量筛选法重构降噪信号;最后通过对降噪信号的互相关运算获得声波飞行时间估值。用模拟粮仓中的实测数据,验证了所提方法的有效性。测试结果表明,环境噪音较小时,LMD-CC法与CC法、EMD-CC法、VMD-CC法表现相当;当环境噪音较大时,LMD-CC法的稳定性和准确性明显优于其他3种方法;与EMD-CC法、VMD-CC法相比,LMD-CC法在运行速度上有明显优势。

基于放电时间测量的温度传感器设计

该文介绍了一种基于放电时间测量原理的温度传感器设计方法,不同于传统测温电路对铂电阻两端电压经过信号放大,再进行模数转换(AD)测量温度,该方法直接将温度变化引起电阻应变的测量转化为对电阻放电时间的测量,再根据放电时间进行解析得到当前被测温度。首先介绍了放电时间测量温度原理,其次详细介绍了基于高精度时间测量芯片TDC-GP22的温度测量电路,然后介绍了温度测量的软件实现方法,最后在温度校准装置中进行温度试验,验证了该设计方法的准确性。

基于FPGA的差分延迟时间测量电路设计

等精度同步法是频率测量的常用方法,但是计数闸门和基准时钟信号的不同步会产生一个时间间隔,导致最终出现一个字的量化误差。为了减小该误差,提出一种基于FPGA的全数字差分延迟TDC(time-to-digital converter)电路。文中TDC基于差分延迟线原理,构建2条时延不同的延迟线代替传统单线延迟,提高了测量分辨率。设计数字校准电路,减少测量过程中外界条件变化造成的误差,试验结果表明:25℃下TDC单次测量绝对误差小于90 ps。

基于CPLD的磁致伸缩高精度时间测量系统设计

为了提高磁致伸缩位移传感器的测量精度,设计了一种基于CPLD的高精度时间测量系统,并应用于传感器的实际测量中。系统的主要处理电路更多地在CPLD内部集成,并在传统信号处理方法的基础上增加了感应脉冲信号处理电路,有效地消除二次回波,减少传感器在测量过程中受到的干扰,从而提高了传感器测量精度和可靠性。在系统设计上,充分发挥CPLD快速准确测量时间、编程方便灵活的优势,简化电路结构,提高了时间的测量精度,降低了成本,易于传感器的小型化和工程化。通过实验验证,时间测量的分辨率可达到20 ns,其对应的位移分辨率达到0.01 mm。和传统测量方法相比,系统的测量精度有了明显的提高,表明该系统可实现高精度时间测量,并能有效提高位移传感器的精度。

基于CPLD的脉冲激光测距飞行时间测量

研制了基于CPLD的脉冲激光测距飞行时间测量系统。CPLD的使用提高了激光测距仪的精度,并且可灵活修改设计,使同一硬件系统可用于不同类型的脉冲激光测距仪的飞行时间测量。此系统结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能手持式脉冲激光测距仪。

一种新颖的死区补偿时间测量方法

该文详细分析了死区效应对逆变器输出性能的影响。同时,针对三相平衡负载,也讨论了基于平均定子电流的定子侧直流等效电路模型,根据在同一个开关周期内,两种不同的有效电压矢量作用时间与相应的定子电流关系,实现了死区补偿时间的离线动态调整,然后由测量的补偿时间再进行死区效应的在线补偿。另外,根据功率模块相关参数随电流变化导致输出电压损失不同,该文还采用了按照输出电流大小采用不同的死区补偿时间来进行补偿。最后,进行了补偿前和补偿后的实验,结果表明该方法具有较好的补偿效果。

差分GPS水下立体定位导航系统的时间测量

差分GPS水下立体定位系统是通过测量同一水声信号到达不同浮标的时刻,计算水下收发机到各枚浮标的距离差,实现水下立体双曲线交会定位的。本文对水下立体定位导航系统的数学模型进行了推导。根据差分GPS水下立体定位导航系统的要求对GPS接收机时钟同步进行了详细分析,同时对GPS接收机接口数据输出和支持的三种时间测量方案进行了介绍,并对时间延迟进行了分析。

CPLD在自触发脉冲激光测距飞行时间测量中的应用

自触发脉冲激光测距是一种新型的脉冲激光测距方法,该方法解决了传统脉冲激光测距测量精度与 测量速度之间的矛盾。其飞行时间测量系统的设计很大程度上决定了自触发脉冲激光测距的测量精度和测量速 度。设计并实现了基于CPLD的自触发脉冲激光测距的飞行时间测量系统。CPLD的使用提高了激光测距的 精度,并且系统结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能手持式脉冲激光测距仪。对自触发脉冲激光测距 进行了实验研究,在20 m的测量范围内,获得了±0．98 mm的测距精度。

一种高精度大范围时间测量电路的实现

在实验核物理中,经常要用到时间测量技术。时间测量有多种方式,其中用电子学方法实现时间的数字化(TDC)技术是一种常用的技术。根据对时间测量不同的需要,对其测量范围和测量的精度有不同的要求。介绍一种大测量范围高精度时间测量电路的实现,其实现的原理和设计方法。

一种高精度大范围时间测量电路的实现

时间测量有多种方式,其中用电子学方法实现时间的数字化(TDC)技术是一种常用的技术。根据对时间测量不同的需要,对其测量范围和测量的精度有不同的要求。介绍了一种大测量范围高精度时间测量电路的实现,介绍其实现的原理和设计方法,并给出了测量的结果。

基于自适应阈值的炸点时间测量系统

针对炮弹炸点光信号的强度与频谱特性,设计了一种基于自适应阈值的炸点时间测量系统.系统将光电传感器和微弱信号检测技术结合起来,先采集背景光的分布,以此为依据独立设置多种判断阈值,使得探测器周围和边缘信号的阈值电平随信号变化自适应地改变;同时采用电路硬件和软件互锁的方法防止误触发,实现了炸点信号的准确捕捉.实验表明该系统在白天或干扰光线比较强的场合都能可靠工作,系统的测量误差不超过0.2ms.

超声波流量计的低功耗高精度时间测量方法

时间测量是超声波流量计的关键技术,分析了一种低功耗高精度的时间测量方法。介绍了时差法超声波流量计工作原理和超声波流量计低功耗高精度的设计方法,采用超低功耗的MSP430单片机及"零功耗"高速CPLD技术实现了设计方案。该方法设计的超声波流量计具有计量精度高、管径范围宽、不接触流体、不易堵塞、使用方便等特点,测时精度可以达到2.5 ns以上。

基于FPGA的时间测量方法的初步研究

设计了一种基于FPGA的TDC(TimeDigitalConverter)电路,目的在于研究一种可以在北京谱仪III的主漂移室时间信息获取中使用的方案。对使用FPGA进行时间测量的方法进行了讨论,并给出了初步测试结果。

高速扫描相机时间测量不确定度分析

以国内普遍使用的SJZ 3 0型高速扫描相机为例 ,用精测转速方法的结果处理数据 ,转速测量相对合成不确定度小于 0 1 % ,时间间隔测量的相对扩展不确定度为 0 2 % 扫描速度在像面上的位置误差 ,采用“中值扫描速度” ,可予以校正

基于时间鉴别的随机等效采样短时时间测量方法

针对随机等效采样触发点与下一采样点间的短时时间测量存在测量精度不高、电路复杂问题,提出基于时间鉴别的短时时间测量方法。首先,构建基于边沿检测与窄脉冲扩展的时间鉴别电路,对短时间扩展以满足测量要求;其次,设计测时电路,将时间转化为电压进行测量,以提高测量精度。最后,搭建基于FPGA的随机等效采样短时时间测量实验系统。测试表明:该方法测量精度高且电路简单,采样系统波形重构效果好,满足了随机等效采样短时时间的测量需求。

一种基于环振的高精度时间测量芯片设计实现

高精度时间测量技术在空间探索、高能物理以及速度、流量、距离等多种测量领域有广泛用途,实现这种功能的电路被称为时间数字转换器(Time-to-Digital Converter,TDC)。分析了高精度时间测量的不同类型实现原理和技术,在此基础上介绍了一种基于环形振荡器(环振)的TDC芯片设计。该芯片采用0.18μm 1P5M CMOS工艺流片加工,测试结果表明其测量分辨率达到52 ps,可以用于流量、温度、距离等多种测量领域。

基于恒比定时鉴别的激光雷达时间测量前沿技术研究

通过FPGA设计了基于恒比定时时刻鉴别直接实现机载激光雷达时间测量系统的方案。详细阐述了时刻鉴别尤其是恒比定时时刻鉴别的原理及性能特点,对传统恒比定时时刻鉴别误差进行了估算,并设计了恒比定时时刻鉴别的简易电路。最后给出了通过抽头延迟线法实现机载激光雷达时间测量的初步方案,对后期提高该时间测量系统的精度提出了改进意见。