基于FPGA的重力仪干涉条纹和时间间隔计数

介绍了用现场可编程门阵列在绝对重力仪中实现落体下落距离和相对应的时间间隔测量的原理及方法。阐述了基于Altera公司DE2开发板和NiosII处理器为核心而构建的可编程片上系统以及“数字移相法”的应用。最后分析了该测量系统在时间间隔测量运用的不确定度估算。

一种基于FPGA的时钟相移时间数字转换器

提出了一种基于Xilinx Virtex-5FPGA的时钟相移采样(SCS)时间数字转换器(TDC)。利用Virtex5内部的时钟管理模块(CMT)产生16路固定相移的时钟信号,经过16路D触发器对输入信号同时进行采样量化。与传统的基于抽头延迟链结构相比,所用资源更少,性能更加稳定。仿真结果表明,该TDC的精度高于64ps,占用数字时钟管理(DCM)与锁相环(PLL)资源小于20%,积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)都小于0.3LSB。

基于FPGA的电缆检测系统设计

在脉冲反射法测电缆长度的基础上,引入数字移相计数技术,用单片FPGA实现了一种高精度的电缆长度测量系统设计。用不同频率对同一电缆进行了测试和分析,实验结果证明了设计的可行性,且计数时钟频率越高,精确度越高。

远红外激光干涉仪上数字相位差测量的FPGA实现

远红外(FIR)激光干涉仪是核聚变装置上等离子体电子密度测量的关键设备。为了实现远红外激光干涉仪上电子密度信号的精确测量,设计了应用于远红外激光干涉仪上数字相位差测量算法的硬件层实时处理框架,并基于采样率为20MSPS的AD9269信号采集模块和时钟频率为125MHz下的Xilinx K7系列可编程逻辑阵列器件进行了验证。现场试验结果表明,该数字相位差算法的测量延迟为64μs,最终相位差测量精度可控制在0.1°以内,测量结果的时间分辨率为50ns。

磁致伸缩位移传感器位移测量研究与实现

基于磁致伸缩位移传感器的位移测量原理,讨论了位移测量的方法与实现:通过测量发射脉冲与回波脉冲的时间差计算活动磁铁的位置。基于FPGA器件设计了数字移相脉冲计数方式对时间进行精确测量,该方法对于提高测量位移精度,降低测量系统对高频的要求,对提高系统稳定性和抗干扰能力有重要意义。

实时确定光弹性参数的积分相移法

积分相移法可以实时测量光弹性参数,在光弹性实验的某些变载测试中将有一定的发展潜力。推导了积分相移法三种典型算法,通过对径压缩圆盘问题的理论仿真模拟,考察了载荷变化对积分相移法的影响,给出了降低这种影响的具体措施。

一种基于离散短时傅里叶变换的逐码滑动DQPSK信号解调算法

提出了一种基于离散短时傅里叶变换的逐码滑动差分四相相移键控（differential quadrature phase-shift keying，DQPSK）信号解调算法：首先利用数字测频完成位同步；再利用离散短时傅里叶变换（discrete short time Fourier transform，DSTFT）后的频域相位信息，完成对信号的差分解调。详细阐述了算法的解调原理和过程，分析了对遥测信号解调的适用情况，给出了对比仿真结果。该算法解调性能良好，运行效率高，便于软件化实时处理。

多路相差比对信号到达时间高精度测量技术

描述了一种通过多路数字相移和精确时钟相差比对实现对脉冲信号到达时间高精度测量的方法,其测量精度可以随多相时钟相位比对通道数的增加而进一步提高。实际测试表明,该方法可在不增加时间测量系统实时处理速率的情况下有效提高对信号到达时间的测量精度。

基于apFFT时移相位差法的多普勒雷达测速系统研制

为了实现多普勒雷达的精确测速,采用基于具有初相不变性的apFFT(all phase FFT,全相位快速傅里叶变换)的时移相位差法,以FPGA为数据处理平台,进行数据的采样存储、加窗处理、频谱变换以及频谱分析和相位计算,所得结果通过以太网传输至PC,再利用MATLAB的GUI可视化界面进行数据观察、分析。实验结果表明,在采样率200 kS/s、2048点频谱分析的条件下,测速误差可精确到千分之一。因此,该方案能实现高精度的速度测量。

基于FPGA中双锁相环IP核的重力仪干涉条纹和时间间隔测量方法

介绍了FPGA在绝对重力仪中对落体下落时间和距离进行的测量原理及方法,阐述了以Altera公司Cyclone IV系列的EP4CE6E22C8N芯片为核心,构造的可编程片上系统以及倍频移相测时法的实现过程,该测时技术对重力仪中落体在一次大约200 m下落过程中的测量误差为±0.6 ns,测量标准不确定度为0.308 ns,分辨力可达到0.4 ns,提高了现有绝对重力仪的时间测量精度,通过仿真软件与实验数据验证了设计的正确性和有效性。