高精度同步输出多功能发射控制技术

针对现有的电磁探测发射控制系统输出同步精度低、输出信号存在累积误差等不足,提出高精度同步输出发射控制技术。设计以GPS自带时钟源和高精度恒温晶振协同作为系统时钟,结合各自的优点,在GPS同步时,由GPS自带时钟源信号作为系统时钟;在GPS无法同步时,利用GPS秒脉冲信号对恒温晶振输出的分频信号进行同步校正作为系统时钟;根据发射频点的特点,选择合理的校正周期,采用最小公倍数法对输出信号进行同步校正,减少输出频率的误差。研究结果表明:输出同步精度可以达到100 ns级,满足20 mrad以内的相位测量精度要求。利用FPGA强大的计数和分频功能,实现输出波形和频率的多样化。该技术可实现扫频和手动2种发射模式,输出满足频率域电磁探测和时间域电磁探测的多种波形,可扩展性强,同步精度高,满足多功能电磁探测发射系统的控制要求。     

基于GPS的破片测速多设备同步触发方法

针对破片测速多设备同步触发时易误触发，布线困难等问题，提出了一种基于GPS的破片测速多设备同步触发方法。利用GPS高精度的秒脉冲和UART时间信息周期性的同步设备系统时间；使用FPGA作为控制芯片，使用高精度晶振作为基准时钟，进一步降低误差。理论分析了在30秒同步一次情况下，双设备时间误差最大为8.4us，长时间GPS不同步时多台设备累积误差到达1ms时间为59分钟。利用示波器对GPS模块的秒脉冲信号精度做了验证，证明两个GPS模块秒脉冲之间误差在50ns以内。最后使用数据采集仪采集同一周期性三角波，设置为GPS触发方式。两台设备在同一时间触发，观察采集到的波形，两台设备的时钟误差在20us以内，验证了方案的可行性。     

电磁法仪器高精度GPS同步系统设计

为了提高电磁法勘探仪器同步系统的同步精度和抗干扰性,提出一种新的基于全球定位系统(GPS)和恒温晶振(OCXO)的同步系统方案。通过对GPS秒脉冲特性和OCXO频率特性的分析,采用卡尔曼滤波对秒脉冲中的随机噪声进行滤波处理,提高其精度。并以处理后的秒脉冲信号作为基准在线校正OCXO基本时钟,保证其输出频率的精度。采用具有电磁兼容设计的MC9S12XS128微控制器实现秒脉冲的卡尔曼滤波和OCXO在线PID校正,提高系统的抗干扰能力。研究结果表明:GPS锁定时同步脉冲精度稳定在25 ns以内。该方案提高同步系统的同步精度和抗干扰性,同时可以提高仪器野外工作的效率。     

BD2/GPS高精度同步时钟装置的设计与应用

针对CCD(Charge Coupled Device)相机在探测脉冲激光光斑过程中曝光时刻与脉冲激光同步的问题, 提出一种利用超前预测方式同步触发CCD相机抓拍光斑图像的高精度时钟源设计方案。该装置主要采用北斗2导航系统(BD2： BeiDou2 navigation satellite system)/全球定位系统(GPS： Global Positioning System), 双模接收单元提供的协调世界时(UTC： Universal Time Coordinated）时间以及高精度秒脉冲（PPS： One-Pulse Per -Second）时间基准作为同步时钟装置的基准源, 并结合现场可编程门阵列(FPGA： Field Programmable Gate Array)高速时序计算与微控制单元接口技术, 保证CCD相机同步抓拍时间, 从而完成高精度的同步触发。实验表明, 该装置可以提供微秒级时间同步精度和标准授时信息, 有效地缩短了CCD相机曝光时间, 得到完整清晰的高信噪比脉冲激光光斑图像。     

基于步进和量化调整的数字锁相法快速位同步

针对传统超前-滞后型数字锁相环实现同步速度较慢的缺点,提出了一种基于步进和量化调整的数字锁相法的快速位同步方法。该方法在FPGA平台上,通过综合使用步进和量化两种方式,来控制每个工作周期中分频器的脉冲调整数量,利用本地高频时钟进行二级分频得到输出的位同步信号。仿真结果表明基于FPGA的位同步系统能够稳定、快速的完成位同步功能,在保证系统稳定性的同时,值极大地缩短了系统的同步建立时间。     

新型磁致伸缩液位传感器检测原理与实现

新型磁致伸缩液位仪以C8051F005为核心,为实现大量程测量,系统实时检测信号幅度,利用D/A实时调整变增益运算放大器AD603的放大增益,保证传感器输出信号幅度在全量程范围内的恒定.激励脉冲与检测脉冲的时间差由现场可编程门阵列(FPGA)利用高频时钟计数的方式实现.高频时钟选取50 MHz时,时间测量精度达到1/50μs.实验结果表明,新型磁致伸缩液位仪测量精度达到±2 mm,克服了传统的由于量程原因带来的信号幅度变化而对测量结果的影响.利用FPGA高频计数方式测量激励和检测信号的时间差,降低了系统的测量误差.     

影响时频终端同步能力的因素分析

时频终端不仅需要给出与标准时间同步的时间信息,还要输出与时间信息的秒前沿同步的采样脉冲信号,而且更重要的是对同步的保持。结合时频终端的同步原理和同步精度,详细分析了影响时频终端同步能力的因素,讲述了频率准确度和频率漂移率的测量方法,为确保系统长时间保持同步提供了重要依据。     

FPGA的可靠时钟设计方案

对于现场可编程门阵列(FPGA)常见的6种时钟设计,根据建立时间和保持时间的要求,按照同步设计原则,分别给出可靠的时钟设计方案.利用这些方案来设计FPGA的时钟,可以更容易完成FPGA的项目设计,使得FPGA系统更稳定、更可靠.     

可控脉冲信号发生器的设计

数字信号由于具有抗干扰能力强、无噪声积累,便于存储、处理和交换等一系列优点,已经成为现代控制领域的主要处理信号.要求改变脉冲信号的周期、占空比和输出脉冲个数可控的电路模块在很多控制领域都有应用.本文介绍了一种基于FPGA芯片的可控输出信号周期、占空比和信号个数的设计方法.应用时钟管理模块对输入时钟进行倍频来提高输出信号的周期范围和精度;调用IP核来完成相应的数学运算;应用两个可控减计数器来控制每一周期内高低电平的持续时间;应用数量控制计数器对输出的脉冲进行计数,控制输出量.该设计运行在ALTERA公司的clcyone芯片上,取得良好的效果,具有灵活高效的优点.     

海洋可控源甲板监控系统GPS对钟的设计与实现

为了实现发射装置、接收装置及海洋可控源甲板监控系统的同步,需要利用高精度的GPS对钟系统实现在海洋环境中同步对钟。首先对海洋可控源甲板监控系统作简要介绍;分析在海洋环境中如何应用GPS对钟系统实现监控船与深海探测装置的时域和频域的同步;重点研究了在海底探测装置中设置的GPS对钟系统的单片机实时时钟(RTC)与GPS卫星的PPS秒脉冲的同步,从而达到了海洋可控源甲板监控系统与海底探测装置同步采集数据的目的。