基于CPLD及C语言的等精度频率计设计

主要介绍了等精度频率测量原理，该原理具有在整个测试频段内保持高精度频率测量的优点；同时在该原理基础上，采用了Verilog HDL语言设计了高速的等精度测频模块，并且利用EDA开发平台QUARTUS Ⅱ3．0对CPLD芯片进行写入，实现了计数等主要逻辑功能；还使用C语言设计了该等精度频率计的主控程序以提高测量精度。本设计实现了对频率变化范围较大的信号进行频率测量，能够满足高速度、高精度的测频要求。     

基于多周期同步测量的频率计设计

针对工程实践中发现的频率计存在1字节误差以及待测信号幅度过大的问题。基于多周期同步测量计数理论,提出了一种以C8051F020与FPGA为最小系统的频率计制作方案,实现对待测信号频率及脉宽的精确测量。系统主要包括3部分：信号整形部分、频率计算部分、液晶显示部分。待测信号经过信号处理后和标准信号一同输入FPGA内部,单片机协同FPGA对信号进行频率测量并读取测频数据,然后将读取到的数据经过运算处理后显示。经实验验证,该系统测频范围可达0.1 Hz~10 MHz,有效消除了1个字节的误差且具有一定的抗干扰能力。     

8031单片机控制的高精度频率计

介绍一种用8031单片机控制的高精度频率计的组成原理和实现方法。由于采用了频率自动分段技术和倍频技术,因此在高频段和低频段都有很高的测量精度。设计的放大电路具有对被测信号幅值进行自动衰减和放大功能,从而频率计自动化程度高,对强电和微电信号均可直接进行频率测量。     

基于单片机的高精度频率计设计

介绍了基于AT89系列单片机的高精度频率计的设计方案,描述了它的系统组成、工作原理和软件设计。此外,阐述了利用单片机实现多周期同步法测量频率的方法,包括同步接口电路设计和测量原理。该频率计采用单片机与频率测量技术相结合,利于多周期同步测量法的实现和灵活的测量自动控制,并且大大提高了测量的精度。     

基于FPGA的高精度频率计的设计与实现

为了实现对正弦信号频率的高精度测量,设计了一种基于FPGA的数字频率计;除测量频率外,该装置还可以测量双路方波信号的时间间隔和脉冲信号占空比.该频率计以FPGA和单片机为核心,采用“多路并行计数法”实现信号频率的高精度测量.输入信号经高频放大和比较模块转换为方波信号输入FPGA单元,经多路不同倍数分频后进行并行计数,最后由单片机选择输出精度高的一路计数值,利用换算关系得出最终的测量结果.经测试,该数字频率计可实现1 Hz～199 MHz、10 mVrms～1Vrms正弦信号的频率测量,相对误差的绝对值不大于0.0001％;100 Hz～1 MHz、50 mV～1 V同频方波的时间间隔测量,测量范围为0.1μs～100 ms,相对误差的绝对值不大于1％;50mV～1 V、1 Hz～5 MHz脉冲信号的占空比测量,相对误差的绝对值不大于1％.因此,具有测量精度高、测量频率范围宽和测量幅度范围大的特点.     

数字频率计的系统设计与仿真研究

数字频率计是一种基本的测量仪器,被广泛应用于航天、电子、测控等领域。采用等精度频率测量方法具有测量精度保持恒定,不随所测信号的变化而变化的特点。利用等精度测量原理,通过FPGA运用VHDL编程,利用FPGA(现场可编程门阵列)芯片设计了一个8位数字式等精度频率计,该频率计的测量范围为0MHz-100MHz,利用QUARTUSⅡ集成开发环境进行编辑、综合、波形仿真,并下载到CPLD器件中,经实际电路测试,仿真和实验结果表明,该频率计有较高的实用性和可靠性。     

等精度频率测量的同步门电路改进设计*

分析研究了等精度测量频率计的测量精度远低于理论值并且随被测信号频率变化而变化的原因,结果发现目前常见的等精度频率计的同步门电路在实际闸门下降沿和被测信号上升沿存在竞争冒险,产生的干扰脉冲影响了测量精度。针对此问题提出了几种同步门电路的改进设计。测试结果表明,改进后的几种同步门电路,不存在竞争冒险。采用改进后同步门电路的频率计,测量精度接近理论值,实现了等精度测量。     

核磁共振磁强计场值的两种直读装置

核磁共振测场仪中被测磁场不能直读给使用带来不便,下面介绍两种能使被测值直读的方案。前一种是利用一种简单的逻辑电路构成时基电路,改变频率计本身的时基,直接用频率计的读数来实现场值直读。它能同时适用于多种测磁样品,并保留了数字频率计原有的功能和测量准确度。后一种是利用E325频率计所具有的两个频率比的特有功能,将频率值直接转换成磁场位。     

用微处理器电路实现等精度测频方法：兼谈计数器±1误差问题

本文所介绍的技术,涉及时间频率测量仪器。首先分析传统数字式频率计的误差来源,重点分析末位量化误差的产生原因及其与待测频率Fx的关系,然后提出一种采用微处理器的、与待测频率Fx无关(即在同一闸门内保持等精度)的测频方法,包括电路和程序方案。采用本项技术,可以使测频准确度至少提高两三个数量级。传统的数字式频率计的测量误差,根据测频计数原理来分析(不考虑因为信号波形或触发延迟等原因引起的触发误差),主要取决于两个因素,一是仪器内时间基准信号     

蒸汽湿度测量系统的研究与设计

根据谐振腔的谐振频率随腔内空气介电常数变化发生偏移这一特性,研制了基于微波谐振腔的汽轮机蒸汽湿度测量系统。设计了自动频率跟踪模块,利用单片机来控制压控振荡器VCO的输出频率。保证了VCO的输出频率与谐振腔的谐振频率一致,减小了频率跟踪的时延,从而提高了整个测湿系统的测量精度。在频率测量模块中,采用多周期同步测量与量化延迟法相结合的高精度频率测量方法,使测量分辨率达到了0．1Hz,满足系统的要求。利用此系统对湿空气环境进行了测量,分析了测量结果和理论结果间的误差,二者表现出较好的一致性．     

离轴非球面零位补偿检验的三坐标装调技术

在离轴非球面的零位补偿检验中,为了高精度地检测非球面参数,提出了应用三坐标测量的方法定位零位补偿检验检测光路。建立了应用三坐标测量装调零位补偿检验检测光路的物理模型,计算机求解被检镜的空间方位失调量,实现检测系统的辅助装调。以1个200 mm×100 mm矩形离轴非球面反射镜为例,进行了方法介绍和精度分析。该种方法采用统一坐标系下的绝对测量,唯一定位被检非球面的空间位置,避免位置耦合现象;应用三坐标测量被检非球面的离轴量、补偿器与被检镜之间的光学间隔的精度分别为0.036 mm和0.025 mm,其公差要求分别为±0.25 mm和±0.3 mm。因此,在1 m左右腔长的检测中,可以实现高于被检参数误差1个数量级的高精度检测,为获得正确的离轴非球面加工与检验提供了可靠的技术保障。     

电容式电压互感器的误差原因及解决方法

在高压电力系统中,为了提高电压互感器的测量准确度,必须减小误差。对于电容式电压互感器,通常采用补偿电感、降低补偿电感的阻抗,降低流过补偿电感的负载电流等方法来减小测量误差,但是互感器因存在铁芯线圈,在发生过电压或短路时,由于铁芯饱和使波形畸变,使测量精度大大降低,因此要重视电压互感器误差的影响。     

The temperature effect of AT-cut input quartz parameters on QCM effective properties calculated with equivalent circuit models

In what follows, AT-cut quartz crystal microbalance (QCM) effective properties for two commercial QCM substrates, are calculated as a function of temperature, while varying the degree of implementation regarding the temperature dependence of input quartz parameters in the transmission line (TL) model. Results for the effective quartz viscosity, oscillation area and external capacitance, are in qualitative agreement per property, irrespective of the implemented, input quartz parameter set for the calculations. However, the effective quartz thickness accounts for the quartz thermal expansion effect, only when quartz density is temperature adjusted, whereas quantitative deviations in the effective oscillation area, are qualitatively explained in the light of literature correlations, which relate the implemented input quartz parameter set, with inherent QCM energy dissipation metrics, and the magnitude of energy trapping. Moreover, the varying degree of input quartz parameter adjustment with temperature, yields qualitative and quantitative deviations from the expected response, in terms of a QCM quality metric, the C₀/C₁ ratio. Results suggest that the precision in the determination of the static capacitance C₀ and the QCM effective properties incorporated therein, can be improved, with potential improvements in relevant, liquid or gas phase QCM applications.     

基于CS5522的高精度温度测量系统设计

设计了一种高精度温度测量系统,该系统以STC89C516RD＋单片机为核心,配合高精度A／D转换器CS5522,用来检测热电阻、热电偶及温度变送器的输出信号。软硬件结合实现信号智能测量、系统校准等功能。对于传感器非线性误差,使用最小二乘法曲线拟合算法应用MATLAB软件进行误差修正和补偿,保证了系统精度。最后对该系统的性能进行了测试,结果表明：测量精度达到了±0．02％FS,系统的设计比较合理。     

一种高精度超声测距系统设计

基于超声走时法的超声测距精度依赖于声速和超声到达时间测量,据此设计了大发射功率、高频率超声发射模块,以实现较大的超声测量距离同时具有较高的分辨率,设计了具有放大倍数可调的二级精密仪表放大电路和高品质因数的滤波电路的超声接收模块,以适应不同的测量范围,并抑制共模干扰信号和其他频率信号的干扰,采用小波软阈值降噪来判定超声首波到达时间,并采用标准距离测量来确定环境声速.实验结果表明,该系统在1 m范围内精度高于1 mm,5 m范围内精度高于1.7 mm,实现了较高的测量精度.     

图书馆环境温湿度检测仪设计

介绍了一种基于AT89C52单片机为控制核心的图书馆环境温湿度检测仪,实现了系统的温、湿度检测电路和LCD实时显示电路等硬件电路的设计。现场检测的试验数据与专业检测设备测试方法所得的数据比较结果表明,以所提方法为关键技术所设计的图书馆环境温湿度检测仪温度测量精度为±0．5℃,相对湿度测量精度为±1％RH,满足现场环境检测要求。系统运行可靠,结构简单,性价比高。     

The Application of the Current Comparator in Instrumentation for High Voltage Power Measurements at Very Low Power Factors

A current-comparator technique is applied to several auxiliary instruments which enables accurate high voltage power measurements to be made at very low power factors using precision wattmeters and precision bridges. The instruments include a high-voltage active-divider with a nominal output voltage of 100 V, a high-voltage inductive-quadrature-current reference source with current output ranges of 1 mA, 2 mA, and 10 mA, and a high-voltage high-capacitive-quadrature-current reference source with current output ranges of 0.1 A, 0.5 A, and 1 A. The current comparator is used in a feedback loop to correct the magnitude and phase of the associated outputs of these instruments to an accuracy of better than ±10 ppm (parts per million) and ±10 ?rad respectively.     

一种角位移测量仪的研制

介绍一种用于光学测量投影仪的角位移测量仪。它通过硬件电路对一个旋转编码器输出的角位移信号进行辨向和计数,再使用一个微处理器对辨向信号和计数信号进行处理,得到被测工件在Z旋转方向的位移值,最后对位移测量值进行误差修正,得到该仪器的测量分辨率为1’且测量精度为±3．9’。实验表明：所研制的角位移测量仪具有准确、可靠的特点。     

基于PT100铂热电阻的高精度温度实时监测系统

研究如何实现温度的高精度实时测试与监控至关重要。设计实现了一种基于PT100铂热电阻的四线制高精度温度测试与监控系统，采用OP484集成运放和基准源TL431设计恒流源为热电阻提供激励，热电阻产生的输出电压经信号调理放大电路进行放大，再送入AD变换器TLC2574进行模数转换，同时采用微控制器ATmega128通过RS232接口芯片MAX232接收PC上位机发送的控制命令，可以实现温度采集启动与停止、采集周期、精度等的命令控制。该系统消除了热电阻连接导线带来的测量误差，具有采集精度高、人机交互能力强等优点, 同时系统电路设计简单实用，性能稳定可靠。     

基于RBF神经网络的电子罗盘误差补偿研究

介绍了三轴磁阻电子罗盘的测量原理。基于磁阻传感器HMC1052/1051Z和MEMS加速度计MXD2020ML研制了一款带倾斜补偿功能的三轴磁阻电子罗盘,分析了电子罗盘工作过程中可能存在的误差及其来源。针对无姿态角度的情况,基于径向基函数(RBF)神经网络补偿算法,建立了以测量航向角为输入、期望的航向角为输出的3层RBF神经网络模型,并用样机的采样数据进行仿真验证。实验数据表明,采用该RBF神经网络补偿算法,可将航向角的精度从±35.52°提高至±0.6°以内。