相位测量毕业论文(问相位差测量方法的研究现状和成果)

1.问相位差测量方法的研究现状和成果

可以参考如下网上摘录: 相位差测量方法的研究与应用 缪晓中,杜伟略 (无锡职业技术学院电子工程系,江苏 无锡214041) 摘 要:介绍一种用软件测量信号频率和相位差的方法,并提出对周期T和时间差ΔT扩展,进一步提高测量精度的方案。

关键词:频率;相位差;单片机Research and Application of Phase Measurement MIAOXiao-zhong,DUWei-lue (Departmentof Electronics Engineering,WuxiInstitute of Technology,Wuxi214041,China) Abstract:According to the principle of indirect frequency measurement,the method of testing frequency and phase of signals by software is presented.Toimprove accuracy of phase,the expansion of TandΔT is proposed. Key words:frequency;phase;microProcessor 1 硬件设计 1.1 频率的测量 对频率的测量可采用先测周期T,然后通过公式f=1/T计算获得频率,即间接测量的方法。采用该方法的原因是:根据测频的误差分析,在f较低的场合,f越低,则T越大,计数器计得数N也越大,±1误差对测量结果的影响将减小。

如图1所示,被测信号(正弦)TX从B端输入,经脉冲形成电路后变成方波,加至门控电路。在此期间,石英晶体振荡器产生的时标脉冲通过主门,用计数器 计脉冲个数。

实质上以比较法为基础,将被测信号与 时标信号的周期相比,通过计数器计数并以数字的形式显示出来。 受单片机内部时钟频率的限制,本文中的时标脉冲由外部石英晶体振荡器产生,而不采用单片机内部时钟。

这样可以将精度提高一个数量级以上。 1.2 本文T和ΔT的测量原理 1.2.1 ΔT的实现过程 两个频率相同而相位不同的正弦信号Vi1=Asinωt和Vi2=Asinω(t+ΔT),其波形如图3所示。

这两个信号分别送入同相比较器U1B和U1A(如图2),与零电位比较,经整形后得到矩形脉冲V1和V2。其中V1送入D触发器U2A的CLK时钟端,于是得到图3中Q1波形。

同理,V2送入D触发器U3A的CLK时钟端,得到Q2和波形。最后将Q1和送入与门U4A进行Q1*相与,得到时间差脉冲ΔT,ΔT与相位差ΔΦ相对应(ΔΦ=ωΔT)。

1.2.2 T的实现过程 测周期的方法是在一个被测信号的周期内,记录定时脉冲的个数。用单片机89C52实现该法的关键是:准确检测出周期信号,并用该信号控制内部计数器T0累计基准脉冲个数。

图2中,由U2A、U2B两个D触发器组成周期T测量电路,在单片机P1.6、P2.4控制下完成周期信号检测。当P2.4=0时,触发器U2 A(对应Q1)和U2B(对应Q3)清零,即Q1=Q3=0,如图4所示。

当P2.4由0→1后,在被测信号V1上升沿时U2A翻转(Q1=1),此时Q3仍为0。当被测信号V1第二次0→1时,U2 A再次翻转(Q1=0),同时U2B也翻转(Q3=1)。

单片机查询到P1.6=1时,让P2.4=0,完成一次周期的检测。其波形如图4所示。

1.2.3 ΔT的测量精度及f测量范围 当送入计数器的计数脉冲频率为10MHz时,若用0.1°来标度其相位差,即测量ΔΦ精度要求达到0.1°,则:在半个周期内(ΔΦ=180°)必须要有f=10MHz的计数脉冲1800个, 同理:当要求精度为1°时,fmax=27kHz。 在硬件设计时,考虑到单片机内部计数器位数限 制(最高为16位,所以扩展了一个8位外部计数器A或B,使计数位数达到24位,以此提高分辨率)。

2 软件设计 本系统的控制软件采用模块化结构设计,各个功能子模块独立。整个软件分为主程序和频率测量子程序、相位差测量子程序。

由于篇幅所限,下面只将相位差测量子程序介绍如下: 3 T和ΔT扩展方法的研究 为了适用更高频率信号的相位差测量,本仪器采用T和ΔT扩展方法,来提高在较高频率信号测量时相位差的测量精度。 3.1 误差分析 周期TX=TS*N,根据误差传递公式,可得: 即测量误差一方面决定于时标信号TS准不准,另一方面决定于计数器计的数准不准。

其中第一项ΔN/N是数字化仪器所特有的误差,而第二项ΔTS/TS是时标信号的相对误差。 由上式可见,TX愈大(即被测频率愈低),±1误差对测周期精确度的影响愈小。

所以,为了提高测量精度,可采用提高周期TX的方法。 3.2 T和ΔT的扩展方法 方法一:每次先测出信号频率f,然后根据其频率高低由软件决定分频级数,单片机送出模拟开关的控制信号,选通第n级分频器通路,然后再将分频后的信号送入测量电路,完成T的扩展。

然而,对信号分频时,ΔT并未扩展。例如对信号二分频(如图6所示),信号周期扩展了两倍,而ΔT仍然保持不变。

方法二:由于对ΔT不能直接进行扩展,所以我们采用以下方法:例如要对ΔT进行八分频扩展,用电路产生8个(T+ΔT)时间,然后再用8(T+ΔT)-8 T=8ΔT,从而实现ΔT的8分频。 4 结束语 实践表明,该相位测量系统当精确到±0.1°时,被测信号频率范围1Hz~20kHz。

当精确到±1°时,被测信号频率范围1Hz~200kHz。因此该方法只有快速、精度高、通用性的特点。

2.基于MCU和FPGA的相位测量仪设计及其该设计的编程

引言 随着集成电路的发展,利用大规模集成电路来完成各种高速、高精度电子仪器的设计已经成为一种行之有效的方法。

采用这种技术制成的电子仪器电路结构简单、性能可靠、测量精确且易于调试。本文采用AlteraCycloneII系列FPGA器件EP2C5,设计了高精度相位测量仪。

测量相位差所需的信号源在FPGA内部运用DDS原理生成,然后通过高速时钟脉冲计算两路正弦波过零点之间的距离,最后通过一定的运算电路得到最终相位值,测相精度为1°。 系统硬件设计 该基于FPGA的相位测量仪,硬件组成包括FPGA、高速DAC以及电压比较器等部分。

其系统硬件结构如图1所示。 图1相位测量仪硬件结构图 该测量仪由按键来预置正弦波的频率及相位。

通过FPGA内部的控制模块来计算并产生正弦波所需的频率控制字和相位控制字,然后将控制字输入DDS模块以产生波形数据输出,经10位高速DACTHS5651输出两路正弦波。在测相位差时,将图1中移相正弦波输出分为两路,其中一路直接经电压比较器LM311整形后输入测相模块;另外一路先通过被测电路,然后再经电压比较器整形后输入测相模块,从而得到正弦波经被测电路后产生的相移。

基于FPGA的硬件电路设计 DDS移相信号源设计 DDS的基本原理是利用采样定理,通过查表法产生波形,本系统的移相信号发生模块如图2所示。 图2基于DDS的数字移相信号发生模块框图 图2中,加法器与寄存器级联构成相位累加器。

通过时钟脉冲触发相位累加器,从而将频率控制字不断累加。相位累加器产生一次溢出,就完成一次周期性的动作,这个周期就是DDS合成信号的一个频率周期。

用相位累加器输出的数据作为波形存储器的相位取样地址,把存储在波形存储器内的波形抽样值经查找表查出,从而完成相位到幅值的转换。然后将波形存储器的输出送到DAC,通过DAC将数字量形式的波形幅值转换成合成频率的模拟波形。

图2中FWORD是10位频率控制字;PWORD是10位相移控制字,用来控制正弦信号输出的相移量;SINROM用来存放正弦波数据,有10位数据线和10位地址线。其中数据文件是MIF文件(数据深度1024,数据类型为10进制数),可由Matlab生成,存放数据的单元采用定制ROM的方法生成;POUT和FOUT都为10位输出,分别和两个高速DACTHS5651相连。

控制模块的生成 在产生波形的过程中,DDS模块所需的频率和相位控制字由在FPGA内部编写的控制模块来给定。控制模块的顶层原理框图如图3所示。

图3控制模块顶层原理框图 图3中,B1、C10、D100、P1K分别为频率步进输入端;Re为复位端;PW1、PW10分别为110南辔徊浇淙搿F渲衒bcout为频率控制字计算模块,完成由频率步进值到二进制频率控制字的转换。 cout360为相位输入计算模块,由相位输入端的脉冲输入计算出实际的移相值(0麀359)。

add_data_rom是存放相位控制字的ROM,其数据文件是MIF文件,内部360个地址值分别对应0麀359南辔,每个地址中的数据为每个相位值对应的正弦波ROM的地址值。由于正弦波ROM将一个波形分成了1024个点,则0麀359南辔恢刀杂α薙INROM中的360个点。

考虑到1024/360=2。84非整,为了减小移相误差,提高移相精度,本设计中采用分段处理的方法,将360个地址分成60组。

第15、30、45、60组的6个地址中点与点之间的距离都为3;其余各组前5点之间的点距为3,第5点与第6点之间的点距为2。 相位测量模块设计原理 本系统的相位测量采用由高速时钟脉冲测量两路波形过零点之间距离的方法。

相位测量模块原理框图如图4所示。 图4相位测量模块原理框图 图4中,A、B为两路方波输入,CLK为50MHz时钟输入,dfd2块为下降沿触发的2分频模块。

A、B经2分频的目的是使测相范围由0麀180┐蟮0麀360OR为异或门,其输出信号的脉宽为(b-a)。clxw为一高速计数器,通过25MHz的高频时钟来计算(b-a)的长度。

fb360模块为倍乘模块,主要完成(b-a)*360的运算。bpsc模块为分频模块,将25MHz的时钟信号进行(b-a)*360倍的分频,使其输出信号脉宽为Tclk*(b-a)*360(Tclk为25MHz的时钟周期)。

xwc为相位差计数模块,通过A相输入脉冲,计算Tclk*(b-a)*360的长度,然后完成(b-a)*360/a的计算,进而得出相位差值输出,同时该模块还将测得的相位差值送到数码管显示。 在对该模块进行仿真时,人为设定了频率为10KHz,相位差为72。

系统验证调试 在整个系统的验证中,由外部按键通过控制模块来设定波形的频率和相位值,并通过将DDS模块的输出端FOUT和POUT外接10位DACTHS5651来产生波形。通过在示波器观察两路波形发现,波形比较稳定,频率与设定值一致。

此外,为了测量DDS模块产生的移相是否正确,还人为的通过相位输入端设定相移值,并将参考波形输出端和移相输出端输出的波形经整形后,用测相模块测量两路波形的相位差,通过硬件调试发现测得的相位差与设定的相位差完全一致,从而证明了该系统是精确、稳定的。 论证 该设计采用单片机与FPGA相结合的电路实现方案,很好地发挥了FPGA运算速度快、资源丰富。

3.怎么写好毕业论文

先不说内容,首先格式要正确,一篇完整的毕业论文,题目,摘要(中英文),目录,正文(引言,正文,结语),致谢,参考文献。学校规定的格式,字体,段落,页眉页脚,开始写之前,都得清楚的,你的论文算是写好了五分之一。

然后,选题,你的题目时间宽裕,那就好好考虑,选一个你思考最成熟的,可以比较多的阅读相关的参考文献,从里面获得思路,确定一个模板性质的东西,照着来,写出自己的东西。如果时间紧急,那就随便找一个参考文献,然后用和这个参考文献相关的文献,拼出一篇,再改改。

正文,语言必须是学术的语言。一定先列好提纲,这就是框定每一部分些什么,保证内容不乱,将内容放进去,写好了就。

4.急求有关GPS RTK的毕业论文

RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实 时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度 。

在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息 一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据, 还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理。

流动站可处于静止状态,也可处于运动状态。RTK技术的关键在于数 据处理技术和数据传输技术。

1 总则 1.1 为了GPS RTK技术在治黄测绘及其它相关领域内推广应用,统一RTK作业方法、仪器使用要求、数据处 理方法,特制定本规程。 1.2本标准参照与引用的标准 1.2.1 《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314-2001); 1.2.2 《全球定位系统城市测量技术规程》(CJJ73-97); 1.2.3 《公路全球定位系统(GPS)测量规范》(JTJ/T066-98); 1.2.4 《全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程》(CH8016-1995)。

1.3 本规程适用于四等平面以下、等外水准控制测量、放样测量、地形测 量(包括水下地形测量 )、断面测量,以及当采用RTK技术辅助水文测验、河道冲淤监测时 亦可参照本规程。 2 术语 2.1全球定位系统(GPS ) Global Position System GPS是由美国研制的导航、授时和定位系统。

它由空中卫星、地面跟 踪监控站、和用户站三部分组成,具有在海、陆、空进行全方位实时 三维导航与定位能力。GPS系统的特点是高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等。

2.2 实时动态测量(RTK) Real Time Kinematic RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实 时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度 。在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息 一起传送给流动站。

流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据, 还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理。 流动站可处于静止状态,也可处于运动状态。

RTK技术的关键在于数 据处理技术和数据传输技术。 2.3 观测时段 Observation 测站上开始接收卫星信号到停止接收,连续观测的时间长度。

2.4 同步观测 Simultaneous Observation 两站或两站以上接收机同时对同一组卫星进行观测。 2.5 天线高 Antenna Height 观测时接收机相位中心到测站中心标志面的高度。

2.6 参考站 Reference Station 在一定的观测时间内,一台或几台接收机分别在一个或几个测站上, 一直保持跟踪观测卫星,其余接收机在这些测站的一定范围内流动作 业,这些固定测站就称为参考站。 2.7 流动站 Roving Station 在参考站的一定范围内流动作业,并实时提供三维坐标的接收机称为 流动接收机。

2.8 世界大地坐标系1984(WGS1984) World Geodetic System 1984 由美国国防部在与WGS72相关的精密星历NSWC –9Z-2基础上,采用1980大地参考数和BIH1984.0系统定向所建立的 一种地心坐标系。 2.9 国际地球参考框架ITRF YY International Terrestrial Refference Frame 由国际地球自转服务局推荐的以国际参考子午面和国际参考极为定向 基准,以IERS YY天文常数为基础所定义的一种地球参考系和地心(地球)坐标系。

2.10 永久性跟踪站 Permanent Tracking Station 长期连续跟踪接收卫星信号的永久性地面观测站。 2.11 广域增强差分系统(WAAS) Wide Area Augmentation Differential GPS System WAAS系统是将主控站所算得的广域差分信号改正信息,经过地面站传 输至地球同步卫星,该卫星以GPS的L1频率为载波,将上述差分改正 信息当作GPS导航电文转发给用户站,从而形成广域GPS增强系统。

美 国已计划将WAAS发展成国际标准,是美国GPS现代化计划的一部分。 2.12 局域增强差分系统(LAAS) Local Area Augmentation Differential GPS System 将基准站所算得的伪距差分和载波相位差分改正值、C/A码测距信号 ,一起由地基播发站调制在L1频道上传输给用户站。

2.13 在航初始化(OTF) On The Flying 是整周模糊度的在航解算方法。 2.14 截止高度角 Elevation Mask Angle 为了屏蔽遮挡物(如建筑物、树木等)及多路径效应的影响所设定的 角度阀值,低于此角度视野域内的卫星不予跟踪。

5.GPS

抱歉了,没有具体的可以帮你,但以前我工作时经常看一些测量测绘的相关杂志,里面相似的内容很多很多,这类文章肯定没达到你要求的长度,你得多方采纳一下才行。还有就是联系RTK厂家或经销商的销售人员,他们一般会向你提供相关的技术资料的,我现在不做这一行了,能想到的只有这些了。

以下是网上的一篇文章,你应该也找到了,其实这类课题都比较类似。

GPS RTK技术在地籍测量中的应用

1、前言

GPS RTK测量技术是建立在载波相位观测值基础上的实时动态定位系统。本文就利用这项新技术在地籍测量中的应用情况做一介绍,供同行参考。

2、GPS RTK技术的基本特点

我单位所使用的仪器为南方测绘仪器公司生产的9800型双频接收机,其精度指标为:

实时RTK平面精度2cm+2ppm

6.你好,请问“基于CPLD”的相位测量电路的设计

你好,

我想基本思路是这样的。

首先是在数字电路之上设计,需要把所有的模拟量都用ADC器件转化成数字量。

第二是用高频率的时钟去对待测量信号做计数。有一个叫做等精度计数法的办法。用计数来的拍数换算相位。一拍就相当于计数时钟的一个周期。

第三如果第二的计数相位精度不够,要想办法用频谱搬移+滤波的方法,把高频率信号搬到中低频率上来再来计数测量。

CPLD的学习您可以直接去altera xilinx lattice网站上搜索相关的课程学习。

7.相位测量的测量方法

4.1 示波器法示波器法师把两个被测信号同时加到双踪示波器的两个Y通道,直接进行比较,根据两个波形的时间间隔△T与波形周期T的比,计算相位差Φ(见图1)。

示波器测量相位差尚有椭圆法等,这些方法的主要缺点是精度不高。4.2 零示法零示(比较)法是用可变移相器与被测信号串联后,和另一同频率信号同时加在相位比较器如示波器、指示器等上,调节可变移相器,使比较器指示零值相位,则移相器上的读值即为两信号间的相位差。

这种测量方法的精度决定于所使用的移相器的精度,一般达十分之几度。4.3 直读式相位计法直读式相位计具有直读相位差的优点,并具有测量速度快,能显示相位变化等优点。

可进行直读测量相位差的方法有:相敏检波器法、环形调制器法、数字式直读相位计法以及矢量电压表法。目前使用较多的则为数字式直读相位计法和矢量电压表法。

(1)数字式直读相位计法测量相位差的基本原理与测量时间间隔大体相同,见时频测量。即将被测两信号电压经过脉冲形成电路,变换成尖脉冲,去控制双稳态触发器,由此产生宽度为△T的闸门信号。

使时间闸门开启(图2),时钟振荡器产生频率为f0的标准脉冲通过时间闸门加到计数器,计数值为N。可证明两信号间的相位差Φ正比于N,由此可在计数器上直接读下它们之间的相位差Φ。

这种相位计适用于低频信号相位差的测量。(2)矢量电压表法采用取样电路,将1~1 000MHz信号频率降低到固定的低频频率(如20kHz),然后用直读相位计读下两信号间的相位差。

测量精度可达±1.5°左右。

相位测量毕业论文

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