超高精度频率计的研究与设计

发布时间：2022-12-09 23:20

　　频率是电信号的特征之一,与振幅、平均电流或电压等特性相比,它的测量值是最简单且最准确的,故许多高精度传感器是基于将测量的物理值转换为频率值的原理。但传统的频率测量方法,譬如直接计数法难以满足原子磁力仪测频技术中对于采集速度和采集精度的要求。本文的目的是设计一款频率计,用于采集高灵敏度标量原子磁力仪输出的频率信号,测量的频率范围约为70kHz至350kHz,分辨率优于0.35mHz,同时能够保证比较理想的数据更新率。测量方案基于测周期法,利用时间内插原理将时间间隔的测量分为粗测与细测两个过程。系统采用STM32作为整个电路的控制中心,完成TDC寄存器配置、数据处理、SPI通信以及LCD显示等功能;FPGA用于提供触发TDC启动/停止测量的HIT信号,同时在门限时间内做粗计数,扩大了时间测量的范围;TDC-GP22精确测量在起始和结束段存在的时间偏差以消除±1参考信号的计数误差。论文首先阐述了高分辨率频率测量系统的应用背景及近代测频技术的发展现状;然后介绍了多种时频测量方法,分析其各自的优缺点,并以TDC-GP22为例做重点说明;最后给出该系统的硬件设计思路和软件实现方法,详细描述了设计过... 

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１差频法测频原理框图??利用非线性器件，将待测频率信号＾与标准频率信号＾进行混频，输出信号中不??

图２．２?Ｍ法测频原理图??如图２．３所示，Ｔ法和Ｍ法几乎相同

图２．３?Ｔ法测频原理图??直接计数法的测量精度与测量间隔的持续时间成反比

【参考文献】：
期刊论文
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[4]全数字差拍频率测量方法[J]. 朱祥维,龚航,黄新明,欧钢.  中南大学学报(自然科学版). 2015(04)
[5]TDC-GP21在时差法超声波流量计中的应用[J]. 邵慧.  现代电子技术. 2012(12)
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博士论文
[1]地磁环境下光学原子磁力仪的研究[D]. 杨爱林.浙江大学 2013
[2]精密时频测量和控制技术研究[D]. 王海.西安电子科技大学 2007

硕士论文
[1]基于时差法的高精度超声波热量表设计[D]. 张彬彬.中北大学 2017
[2]高精度频率计的设计与研究[D]. 熊潇.武汉科技大学 2014
[3]基于FPGA时间内插技术的TDC设计[D]. 黄海舰.华中师范大学 2013
[4]基于TDC与FPGA精密时间测量技术的研究与应用[D]. 杨俊.中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所) 2012
[5]新型高精度频率测量仪的实现[D]. 刘晨光.西安电子科技大学 2009



本文编号：3715572