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频率稳定性测量方法和系统实现

杜福鹏  
【摘要】:试验靶场对飞行中的导弹进行跟踪测量,获取数据,进行处理和分析。为了准确的测量数据,在导弹试验的发射场区和航区配置有很多的测量控制设施,并且测控站和参试的仪器大都在一些山头和视野比较开阔的海边高地。靶场环境是各种仪器,设备集中的环境,各种干扰和噪声也大量存在。对这些测量设备进行频率稳定性测量,确保参试仪器的可靠性是非常重要的工作。针对野外靶场环境对频率测量的机动、快速、自动化特殊要求,本文研究用连续采样的频差倍增方法实现频率稳定性测量,设计了一套综合自动测量系统,抗干扰、低噪声,提高了频率测量在复杂环境下的稳定性。 本论文论述了用连续采样的频差倍增方法实现频率稳定性测量的原理方法的可行性,对测量数据的处理理论的分析和讨论,论证了连续数据采集的数据处理方法对表述频率稳定性的参数的准确性,对连续采样的数据进行处理、分析,设计了整套的系统。 硬件系统包括混频模块、连续采样模块、数据通信接口。混频部分用双平衡混频器设计,利用滤波器对产生的频率分量信号滤除杂波,采用二次放大整形法克服计数误差;连续采样部分采用双通道计数方法,利用标准频率混频,分频出的信号设计连续采样电路,既减少了电路的设计,又充分的利用了标准频率的时基准确度,达到了减少噪声的目的,最主要的是实现了连续采样,这样就可以根据数据处理的理论对频率稳定性参数进行正确的评价,对系统的不确定度进行分析;数据通信接口部分能保证仪器、计算机和测量系统之间的准确通信和数据交流。 基于Visual Basic和LAB VIEW设计了系统软件,实现了自动测量、数据处理和结果分析功能。 频率测量仪器量值传递规定,对系统的各个参数指标进行检定分析,只能溯源到上一级计量检定单位,在北京无线电计量测试研究所对其进行了检定,10s稳定度比对不确定度8×10-14,准确度比对不确定度5×10-13。 一体化的系统设计可以应用于复杂的野外靶场环境,避免了多级连接对系统测量的干扰,可以按照设定的程序对反映频率稳定性的各参数进行逐个测量。测量的过程实现了人机交互和自动化。


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