便携式机械表走时精度测量仪的研制

发布时间：2020-07-05 06:44

【摘要】：随着社会的发展进步,人们越来越强调时间的重要性,一个人守时与否被认为是其家教以及个人修养的体现。关于守时,不可避免的需要拥有一个精准的时间参考,然而再高端奢华的手表都存在走时误差。以机械表为例,一台能够快速且精准地获知机械表走时误差,并给出修正建议的测量系统是极具实际意义的。论文在此背景之下,研制了便携式机械表走时精度测量仪。系统通过对机械表振动声信号进行声电转换、连续采集以及相应的时延估计解算,实现对机械表走时误差的实时测量。论文首先结合机械表走时精度测量的发展现状,对系统研制的原理及意义进行了阐述。随后对系统方案的设计,硬件平台的搭建,包括信号的接收转换、调理放大、A/D转换、数据处理、电源以及显示平台进行了说明。整个硬件平台以TI公司的TMS320F28335为核心,将机械表机芯振动产生的声信号经加速度计转换后送至增益放大电路,经调理放大滤波后由24位采样芯片AD7762进行模数转换并发送至DSP。DSP作为主控芯片负责数据的采集、预处理、外围电路的控制以及对数字信号进行相应的时延估计运算,得到目标信号的时延估计值。通过信号源输入确定的已知信号进行相同的算法运算,来判定系统算法的可靠性,完成算法可靠性判定后将解算结果显示于液晶屏。系统通过将对机械表走时精度测量的结果与市面上最精确的Watch ExpertⅢ型校表仪的测量结果进行比对来完成自身测量精度的校准。系统采用单电源+5V供电,通过电源转换模块优化系统供电结构,满足系统多电压供电需求,实现便携式、低功耗系统的设计。论文重点对系统硬件平台、软件算法的设计与实现以及系统整体测试进行论述。实测结果表明,本系统具有实时测量精度较高,工作模式配置简单,能满足对大部分机械表的走时精度测量的优点,且功耗较低,便于携带。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH714.521
【图文】：

石英钟表,测量仪器,机械表,数字化仪器

图 1.1 传统校表仪功能框图石英钟表以石英晶体振荡器产生的标准频率信号（主流为 32.768kHz，部分为75kHz）作为驱动时基，该信号经分频后驱动电机，带动指针转动完成计时。所以匹配于石英钟表的校表仪设计原理是基于取出石英钟表的步进电机驱动信号，根据信号脉冲之间的宽度来测量石英钟表的走时精度。石英钟表相较于机械表有所不同，其工作原理是由晶振产生的信号作为驱动信号，走时精度比机械表要高很多。国际上规定石英钟表的走时误差应不超过 0.5s/d，即每秒的偏差不能超过65.787 10 s ，这就需要石英钟表测量仪器的发射信号时间精度至少为71 10 s 。同时为了保证瞬时日差能达到±0.01s/d 的可调量，每秒分辨率需要达到71.16 10 s ，要求适用于石英钟表的校表仪需要具备高精度的波形发生器和 A/D采集模块[2]。随着社会的进步，测量仪器逐渐向数字化，微电子化，多功能化发展。数字处理技术的应用使得测量仪器向着高精度、高可靠性、低功耗和多适用性方向转变。同时相对于传统模拟仪器的显示方式，数字化仪器将测量结果显示于液晶屏上，使得结果一目了然，消除了视觉误差。

框图,平台结构,系统硬件,框图

第 2 章系统硬件平台设计将对便携式机械表走时精度测量仪的各功能模块设计、芯片选型主要器件工作参数及其外围电路进行分析，着重于对 A/D 采集电及 DSP 中心处理模块进行介绍。总体结构件平台总体结构设计的主要目的是实现对机械表走时精度的实时、高精度测量。用性，需要具备集成度高、便携式、低功耗等特性。系统硬件平.1 所示。表音信号经过加速度计转换之后进入信号调理模块，由调理信号进行模数转换。DSP 作为主控芯片将完成对外部 A/D 以及算法可靠性判定。最后，将解算结果通过 GPIO 口以数字、晶屏显示模块上。

【参考文献】