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《西安电子科技大学》 2011年
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基于CPLD的精密时差信号处理关键技术研究和系统实现

王加祥  
【摘要】:精密时差信号处理是利用时间在非门传输中的延时特性来测量时间间隔,从而计算出时差信号,它具有精度高、消耗硅圆面积少、设计复杂度低等优点,可以应用于多种工业计量场合。 本文首先详细介绍了精密时差信号处理的基本原理,在借鉴和吸收国内外先进的精密时差信号处理技术的基础上,设计出了非门振荡延迟法系统方案,实现了系统硬件和软件的功能,并将该系统应用于工业超声波流量计、热量计的设计之中。考虑到该非门振荡延迟法要适用于不同工业应用场合,本文着重讨论和解决了以下方面的问题。 对于适应不同应用场合的问题:本文设计的精密时差信号处理系统分辨率达到250ps,时间测量长度达9999s,可适用于绝大多数场合的应用,且该精密时差信号处理系统是基于CPLD设计的,可根据不同工业场合的需要进行实时裁剪,有利于降低系统成本。 对于系统测量分辨率、稳定性、可靠性的问题:采用非门延迟法,提高系统测量分辨率;采用自动滤波方法,去除错误测量结果,提高系统稳定性;采用CPLD集成化设计,提高系统集成度,增加系统可靠性。 对于系统的精度和测量范围的问题:系统采用定时校准技术,实时校准系统因温度变化产生的分辨率漂移问题,使系统保持稳定的测量精度。对于测量范围,可通过增加计数器的计数长度达到测量范围要求。 对于系统功耗的问题:采用CPLD器件中的低功耗系列,降低硬件方面的功耗;采用电源管理方法,在不进行时差测量或校准测量时关闭振荡测量电路,采用动态配置工作频率和低功耗的操作模式,降低软件方面的功耗。 将本文的精密时差信号处理技术应用于工业流量计、热量计场合,实验室长时间模拟测试表明,系统运行稳定,在较宽的测量范围内具有较好的测量精度。进一步证明该时差处理技术的可靠性、稳定性、实用性。实现设计的预期目标。
【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】:2011
【分类号】:TN911.7

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