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时间间隔测量教学实验系统的设计与实现

刘惠英  
【摘要】:时间间隔测量作为一个重要的物理量测量,在多个领域发挥着极其重要的作用,如导航、卫星定位等。直接计数法是在传统的时间间隔测量设备中常采用的基本测量方法,它利用计数的方法直接测量时间间隔,这种方法所使用的仪器设备原理非常简单,主要由计数时钟的频率来决定测量分辨率的高低,测量精度不高。 许多新的测量方法在近些年来的国内外研究中大量涌现,例如使用模拟方法的模拟内插法、时延法等。其中,从理论上来讲,采用模拟内插法设计的仪器装置具有很高的测量精度;而时延法基于量化延迟,主要电路由延迟单元构成,它可以由有源器件或无源的传输导线构成。随着微电子信息技术的发展,该延迟单元已经可以实现单片集成。本课题立足于高职院校学生实验室的建设,设计了一个测量时间间隔的实验平台,其中包括了直接计数法、游标法、模拟内插法和时延法四种测量方法。 通过参考当前国内外一些先进时间间隔测量技术,并分析总结这些时间间隔测量方法的优缺点,完成了具有上述四种测量方法的时间间隔测量实验系统。本论文分别从理论方法、系统的整体设计、系统硬件电路设计、软件设计和系统特点、误差构成等方面详细地阐述了该实验系统的具体实现过程。其中,采用了CPLD和单片机作为核心,集成化设计系统的数字电路部分。最终设计实现的时间间隔测量实验系统能够根据不同的测试要求和精度,实现多种灵活测量,并且该测量实验系统结构简单、成本更低。


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