数字化测量中降低量化误差的系统设计

发布时间：2017-09-04 08:15

  本文关键词：数字化测量中降低量化误差的系统设计

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【摘要】：数字化测量的一个特有的性质就是对连续输入信号的转换,最后得到一系列的离散数字量,而其对连续信号的离散化程度取决于数字化测量系统的有效量化位数,量化位数越多,离散程度越精细,可以对输入信号进行更全面的描述。但是只要得到的数字量是离散的,便决定了得到的数字量与实际输入之间不是完全一致的,存在一个与真实值之间的差值,差值大小与量化位数有关。这是任何数字化测量系统普遍存在的问题,目前对于这一误差公认的处理方法便是通过提高系统的量化位数来减小量化误差导致的测量误差。在数字化的测量和处理中,人们注意到了模数和数模转换的量化值及其误差。而且对于量化误差的抑制甚至消除也是这方面的主要工作。由于常规的数字化动态测量中固有的量化误差问题,传统方法是依托提高测量系统的有效量化位数,即AD转换器的转换位数,在某些领域(如音频解码)中,可以实现32位的量化。这种方法,虽可以满足工程与应用中的需求,但在提高量化位数时,以牺牲采样率为前提,高的量化位数势必代表着低的采样率。本文探索了利用边沿效应解决了数字化动态测量中的量化误差的抑制问题,把交流电压的有效值测量作为突破口,创新性地提出了在数字量化中获取动态模糊区边沿有效信息来提高量化误差所影响的测量精度的方法,其实际有效精度与量化位数无关,只与量化系统的物理特性有关,验证了精度较之量化分辨率高数十倍到上百倍的结果。在获得高精度的测量结果的同时,兼顾了高采样率的需求,实现了采样率和测量精度的统一。这对当今数字化领域中,如数字传感器设备、数字测量设备,对消除和抑制量化误差是一个创新,为高精度数字化测量开辟了一条道路。同时,边沿效应的理论方法,在一些特殊的应用场合,如快速变化信号瞬态特性的测量,微小时间间隔的测量、传感器技术的测量等方面,将发挥其独有的优势。边沿效应符合广泛的数字化测量时代的需求,在检测技术领域具有广泛的应用市场。
【关键词】：数字化测量 量化误差 边沿效应 模糊区
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P204
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 选题背景和意义15-16
• 1.2 国内外现状及发展趋势16
• 1.3 本文主要内容介绍16-17
• 1.4 本章小结17-19
• 第二章 边沿效应及其理论基础19-25
• 2.1 测量分辨率及模糊区19-23
• 2.1.1 测量分辨率及其稳定性19-20
• 2.1.2 模糊区及边沿20
• 2.1.3 离散模糊区和集中模糊区20-23
• 2.2 边沿效应23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 数字化测量中量化误差及抑制方法25-29
• 3.1 数字化测量的特点25-26
• 3.2 数字化测量中的量化误差26-28
• 3.3 基于边沿效应的数字化测量方法28
• 3.4 本章小结28-29
• 第四章 交流电压测量时降低量化误差的系统设计29-43
• 4.1 边沿效应测量交流电压有效值方法及原理29-33
• 4.1.1 交流电压测量方法介绍29-31
• 4.1.2 基于边沿效应的测量原理31-33
• 4.2 系统设计33-41
• 4.2.1 数据采集框图33
• 4.2.2 系统硬件组成33-40
• 4.2.3 测量软件设计40-41
• 4.3 本章小结41-43
• 第五章 测量交流电压有效值的实验分析43-61
• 5.1 AD转换器转换原理43-44
• 5.2 边沿稳定度与均匀性试验及分析44-50
• 5.3 基于边沿效应的曲线拟合原理及实验50-53
• 5.3.1 基于边沿效应的曲线拟合原理50-51
• 5.3.2 基于边沿效应的曲线拟合实验51-53
• 5.4 边沿效应测量电压的特性分析53-57
• 5.4.1 边沿效应测量电压的幅度特性及分析53-55
• 5.4.2 边沿效应测量电压的频率特性及分析55-57
• 5.5 交流电压实际测量实验及幅频特性对比57-60
• 5.5.1 交流电压实际测量实验57-59
• 5.5.2 交流电压测量幅频特性对比59-60
• 5.6 本章小结60-61
• 第六章 结论和展望61-63
• 6.1 全文总结61
• 6.2 工作展望61-63
• 参考文献63-65
• 致谢65-67
• 作者简介67-68

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本文编号：790355