基于STM32单片机的脉冲信号参数高精度测试仪

设计了以STM32单片机为核心的脉冲信号参数测试仪,可测量脉冲信号的幅度、频率、占空比、上升时间等参数。仪器利用STM32增强型单片机的高速、高精度运算能力,可实现脉冲信号参数的高速精密采样;采用的精度测量等一系列措施,有效提高了测量精度,缩短了测量时间。实验结果表明,研制的测试仪精度高、可靠性好、误差率低,可用于电信号参数测量、仪器检测等领域。     

一种提高脉冲激光测距中时间测量精度的方法

脉冲激光测距的应用非常广泛,其中提高测距精度是该项技术的核心之一.为实现脉冲激光测距的高精度,提出一种时间间隔测量的方法.设计采用单片机控制时间测量芯片,对发射脉冲和返回脉冲信号延迟进行测量,同时利用时间测量芯片对测量结果进行自动校准,并采用定比例时点判别可减小信号变化对时点判别的影响.通过定点测量,结果表明该方法简化了器件设计,达到了较高的测距精度,最后分析了影响脉冲激光测距精度的误差的原因.     

基于SAWF的亚皮秒级时间间隔测量

高精度时间间隔测量在通信、雷达、卫星等领域都具有十分重要的意义，为进一步提高时间间隔的测量精度，研究了一种基于声表面波滤波器作为时间内插器的亚皮秒级时间间隔测量方法.该方法由脉冲信号激励声表面波滤波器产生窄带信号，经采样、插值重建后，通过互相关算法获取待测的时间间隔，首先通过仿真分析声表面波滤波器的中心频率、采样频率、信噪比等关键参数对测量精度的影响；然后优化系统参数，提供一种低成本、易实现的解决方案；最后开展实验验证.测试结果表明，采用中心频率为70 MHz的声表面波滤波器，采样频率只需200 MHz,时间间隔的测量精度就可优于1.00 ps(标准差).     

探测低慢小目标的高精度时间间隔测量方法

低空慢速小目标(以下简称"低慢小")探测系统需要应用激光技术对目标进行测距,需要测量激光主波与回波信号之间的时间间隔;并要具有高精度。提出一种高精度时间间隔测量方法,该方法基于内插采样技术,以正弦波作为参考信号,将时间间隔测量转化为对参考正弦波的相位测量,有效地提高了时间间隔测量的精度。同时,该方法将数字计数法与内插采样技术相结合,既保持了数字计数法测量范围大的优势,又体现了内插采样法测量精度高的优点。实验结果表明,时间间隔测量精度能够达到70 ps;在0~20μs的测量范围内,测量相对误差达到10~(-5)量级,具有良好的线性度;且满足低慢小探测系统中激光测距对时间间隔测量精度的要求。     

圆光栅细分误差的动态测量

本文讨论了圆光栅细分误差及其测量,提出了不采用高精度标准件的圆光栅细分误差测量法——时间平均法,并通过实际测试结果证明了时间平均法的可行性。     

一种高精度时间间隔测量方法的研究

为了提高测量精度,利用高精度时间间隔测量芯片TDC-GP2的测量范围2进行测量,通过延时的方法避免了测量范围量程不足的问题;同时结合模拟法的优点进行不足一个时钟周期的测量。为了在测量过程中解决时间间隔测量的非线性问题,利用模数转换的方法进行了精确测量。实验结果表明,该方法能够有效的提高测量精度。     

磁致位移传感器冰雪厚度测量仪原理及其应用

基于磁致伸缩原理的位移传感器具有高精度、高稳定性、多位置测量的特点,据此研制了一种能同时测量冰/雪表面和冰底面变化的接触式冰雪厚度测量仪.该仪器被应用到低温实验室冰厚和南极固定冰区冰雪厚度的测量中.实验室历时540h,测量精度±0.13cm;现场应用持续6个月,测量精度±0.20cm.高精度的测量数据,特别是现场测量数据,为分析冰厚变化的细微过程提供了基础,为深入研究气-冰-海耦合过程,完善海冰热力学数值模型提供了支持.另外,该仪器还能为冰工程领域的研究提供技术支持.     

心理学实验反应设备的时间精度——一种测试反应设备时间精度的简易方法

探讨了利用心理学实验编程软件E-Prime测量反应设备时间精度,并利用高精度的外部信号产生设备对这一方法的有效性进行了验证.结果表明:该方法具有很高的效度,可以方便地用于检测反应设备时间精度;该方法弥补了以往用大多需要昂贵和特意设计的相关软硬件,或者只能测量出由时钟引起的精度变化等局限.     

基于FPGA的等精度数字频率计设计

针对直接测量法无法同时兼顾高频信号和低频信号,且测量误差大、设计相对麻烦的问题,本文选用等精度测量法设计了数字频率计,能够适应不同量程范围内频率的测量,且误差不随频率的变化而变化。通过仿真验证了设计精度和系统性能的有效性,并能够实时显示测量结果。最后将电路下载到FPGA教学实验箱上,经过实际测试,技术性能指标满足了设计要求。     

基于互相关函数法的海水声速测量方法研究

精准的海水声速测量具有重要意义,高精度的时差估计是使用时差法进行声速测量的关键.针对时差测量精度不高而导致海水声速测量准确性低的问题,本文采用互相关函数法进行时差估计,并利用插值技术提高时差估计精度.该方法利用发射超声波信号与接收超声波信号之间相关性强,超声信号与随机噪声相关性弱的特点,将发射信号和接收信号滤波、去噪后,作互相关处理,计算延时.通过实验可以证明,此方法可提高时差估计精度,进一步可提高时差法测量海水声速的准确性.     

基于FPGA的激光双焦点互相关测速系统

采用常规的机械接触式测量方法,不能满足移动物体表面的特殊状态要求.基于FPGA的激光双焦点互相关测速系统,融合了信号采集与处理、高速逻辑器件FPGA和互相关技术,在各种运动物体的非接触测速上具有高速、高精度的特点,可应用于非接触式固体表面的测量.     

基于MSP430的质子旋进式磁力仪设计

针对国产的磁力仪功耗大,稳定性较差,精度较低(±1 nT)的问题,采用超低功耗单片机MSP430F149,设计了基于MSP430的质子旋进式磁力仪。给出了质子旋进磁力仪的工作原理及系统的硬件框图,对质子旋进信号的配谐和放大作出了说明,设计了对信号分频测量其周期的高精度间接测磁方法,指出了单片机软件开发的要点。与CZM-2型质子旋进式磁力仪相比,该设计功耗低,稳定性强,精度较高,野外实测待机电流0.8 mA,最大误差0.5 nT。     

迈克尔逊干涉微小尺度测量系统的研究

设计了一款能够进行微小尺度测量的系统。该系统是在迈克尔逊干涉仪的基础上,对其加以改装,使其能够将待测物的微小尺度转化为可移动全反镜的改变量。利用光电池将光信号转化为电信号,并通过信号采集,由单片机进行数据处理并将测量结果用液晶显示。对标准塞尺的测量结果显示,该系统具有精确度高、操作简便、测量迅速等优点。     

多点动位移数字图像相关法光测技术研究

动位移测量在诸多工程领域中有着大量需求,针对现有各种测量技术仍然存在着效率低、精度差、成本高等局限性。基于数字图像相关(digital image correlation, DIC)原理,建立了一套多点动位移高精度光测技术及系统。首先设计了一种基于同心圆的靶标专用图案,用于测点的自动识别及图像的自动标定,并通过对硬件配套软件SDK(software development kit)的二次开发,构建形成了可同时适用于无线和有线工业相机的硬件架构,最终开发形成多点动位移DIC光测软件系统。采用3等精度量块对该系统进行精度校准试验,结果表明该系统测量精度为0.01 mm,系统基本误差为0.05%,灵敏度为0.2%。进一步开展典型应用场景测试,发现该系统在低频振动测量时具备与高精度激光位移传感器相当的精度,而对于高频振动场景,采用高频率相机也可实现动位移高精度实时测量。可见该系统与激光位移传感器等相比有显著优势,可在实验室测量、工程现场测试等场景中推广应用。     

基于Pt100的高精度测温电路

多通道双折射滤光器是太阳磁场观测的重要仪器,旨为提高太阳单色观测能力.本滤光器中双折射晶体的折射率对温度变化敏感,因此需对环境进行恒温控制.温度测量是恒温控制的前提.本文设计并完成一个基于Pt100的高精度温度测量系统,给出了高精度测温原理,温度采集系统电路及温度校准测量方案.利用RR9710,TD—1等高精度测温仪对精度进行间接标定.测试结果表明:本温度测量系统性能稳定,小型高效,测量精度可达到0.02℃.     

核燃料组件氧化膜检测装置及其柔顺测量方法

核燃料组件由于长期处于高温、高压、高辐照等复杂多变环境中,变形燃料棒的锆合金包壳表面极易发生氧化现象。因此,研究组件氧化膜高精度检测装置与柔顺测量方法对核电站的安全运营至关重要。为此,通过借鉴胡克铰构型机理,研制出一款核燃料组件氧化膜检测装置,配合其搭载的膜厚测量探头,实现组件氧化膜厚度的高精度检测。同时,基于装置自身结构及各传感检测信息,建立装置检测过程中力控模型,并提出柔顺测量方法,以解决高危核燃料组件的柔顺检测问题。实验结果表明,装置能够满足组件氧化膜厚度检测精度要求,且其柔顺检测性能具备核电领域安全应用技术条件。     

云爆弹固体燃料云雾浓度快速检测系统设计

燃料云雾浓度测量技术是云爆弹实现最佳引战配合、充分发挥作战威力的关键因素,但是现有多相物浓度检测方法难以满足实时性要求.采用数值模拟方法,对超声在气固混合混合物中衰减的一般模型进行了分析和简化,建立了金属颗粒-空气混合物的浓度快速反演算法.采用信号采集功能和浓度解算功能分离执行方法,完成双核流水作业式浓度检测系统设计.采用高精度浓度标定装置开展浓度检测系统功能验证试验.结果表明文中设计的检测系统同时具备良好的测量范围、测量精度和测量速度,可以用于云爆弹燃料云雾浓度快速检测.     

频率信号实时测量的新途径

应用计算机进行实时测量,将待测频率信号视作模拟信号读入计算机内存,然后根据计算机指令执行的周期、采样点数以及脉冲幅值的变化特点,计算出频率信号的周期.运用这种方法对涡轮流量计输出的信号进行测量,由输出信号计算出对应的流量.这种方法不需要较繁的硬件电路转换,大大改善了涡轮流量计的测量性能.     

基于激光诊断技术的高温火焰温度实时测量系统

介绍了自行研制的基于激光诊断技术的高温火焰温度实时测量系统.该系统主要由光信号发射组件、光信号接收组件、信号放大与处理电路以及微型计算机等部分组成.详细介绍了该系统的基本结构和工作原理,讨论了其中的设计难点及相应的解决办法,同时给出实验结果并分析了影响温度测量精度的一些因素.     

一种全球定位系统卫星C/A信号通道绝对时延标定算法

为了精密测量全球定位系统（GPS）卫星C/A（Coarse/Acquisition）信号发射通道时延,提出了一种采用数字信号处理技术的标定算法.对GPS卫星输出的C/A导航信号和时间保持系统的Z计数脉冲进行双通道同步采样,在数字域完成C/A信号预处理后,进行多速率数字信号处理,获取C/A信号中伪随机码起始点;结合Z计数脉冲信号样本数据的处理结果,计算得到C/A信号发射通道的绝对时延.采样率为10 GHz时算法标定结果的不确定度低于0.2 ns.