基于FPGA进位链的高精度测时仪研制
发布时间：2022-02-24 08:26
在战斗部破片速度测试及引信速度装定中,时间间隔测量的准确性对速度测试和引信装定的结果有很大的影响,测试和装定结果的准确可靠依赖于高精度的测时设备。本文在对当前测时方法的研究和测时仪现状调研的基础上,提出了采用快速进位链提高测时精度的方法,并针对目前时间校准存在的问题提出了一种基于码密度法的延时时间校准方法。通过在所选用的大容量FPGA上设计的捕捉模块,粗测时模块、细测时模块、编码器模块等功能模块,实现了基于FPGA进位链的测试方法和校准方法。为了提高测时仪的测时效率,经过详细分析脉冲计数法和进位链延时线测时的特点和精度,采用了粗测时和细测时相结合的测时方法,粗测时部分使用脉冲计数法,细测时部分使用在FPGA内构建的进位链延时线测时。深入研究了延时线校准和解决大延时问题的解决方法,结合测时仪的计数指标,将这两种方法融入了总体方案的设计中。为了高速可靠地完成对测时仪的数据处理和控制,同时充分地利用片内资源,在FPGA内定制了Nios Ⅱ处理器,并针对Nios Ⅱ处理器编写了软件程序。测时仪研制完成后,对获取到的校准数据进行分析,得到了延时单元的准确延时时间和延时线的非线性指标。利用片内锁相...
【文章来源】：南京理工大学江苏省211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 时间间隔测量方法
1.3 国内外研究现状
1.4 本文主要工作
2 基于进位链的时间数字转换方法研究
2.1 概述
2.2 脉冲计数法原理与实现
2.2.1 脉冲计数法原理及误差分析
2.2.2 计数器的选择
2.3 进位链测时原理与误差分析
2.3.1 进位链测时原理
2.3.2 进位链测时精度分析
2.4 进位链延时单元特性分析
2.5 基于码密度法的延时时间校准方法研究
2.5.1 码密度法基本原理
2.5.2 校准到中间位置
2.5.3 校准样本数量的确定
2.6 大延时分割方法研究
2.7 本章小结
3 系统总体方案设计
3.1 系统要求分析及设计原则
3.2 测时仪总体方案
3.2.1 FPGA选型
3.2.2 测时仪工作原理
3.3 本章小结
4 测时仪硬件和软件设计
4.1 概述
4.2 主要外围电路设计
4.2.1 配置电路设计
4.2.2 晶振电路设计
4.2.3 电源电路设计
4.2.4 SDRAM接口设计
4.2.5 PCB电路中的抗干扰设计
4.3 FPGA内部逻辑电路设计
4.3.1 信号捕捉模块设计
4.3.2 锁相环模块配置
4.3.3 粗测时模块设计
4.3.4 进位链延时线设计
4.3.5 编码器模块设计
4.4 NiosⅡ软核系统设计
4.4.1 NiosⅡ处理器系统构建
4.5 测时仪软件设计
4.5.1 主程序流程图
4.5.2 校准子程序设计
4.5.3 测量程序设计
4.5.4 液晶显示控制
4.5.5 串口通信子程序
4.6 本章小结
5 测时仪性能测试与分析
5.1 测时误差分析
5.2 延时线非线性测试
5.3 测时平台设计
5.4 测试结果
5.5 本章小结
6 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]High-resolution short time interval measurement system implemented in a single FPGA chip[J]. WANG Hai, ZHANG Min & LIU Jie Department of Measurement and Control, Xidian University, Xi’an 710071, China. Chinese Science Bulletin. 2011(12)
[2]基于FPGA进位链TDC延时模型的建立与性能测试[J]. 康晓文,刘亚强,崔均健,杨章灿,金永杰. 核电子学与探测技术. 2011(03)
[3]基于延时复用技术的短时间间隔测量方法[J]. 杜保强,周渭. 天津大学学报. 2010(01)
[4]高精度时间间隔测量仪的研制[J]. 屈八一,周渭,陈发喜,李琳,王海. 仪器仪表学报. 2009(07)
[5]脉冲激光测距中高精度时间间隔的测量[J]. 宋建辉,袁峰,丁振良. 光学精密工程. 2009(05)
[6]基于FPGA的精密时间间隔测量仪设计[J]. 叶超,冯莉,欧阳艳晶. 信息与电子工程. 2009(02)
[7]基于FPGA高精度时间间隔测量系统的设计与实现[J]. 刘东斌,曹闹昌,胡其明. 弹箭与制导学报. 2009(02)
[8]利用相位估计算法实现ps量级的高精度时间间隔测量[J]. 朱祥维,孙广富,雍少为,庄钊文. 仪器仪表学报. 2008(12)
[9]电子时间引信在小口径弹药中应用的关键技术[J]. 王康谊,黄江,李世中. 四川兵工学报. 2008(02)
[10]导弹飞行试验破片速度测定方法及其误差修正模型研究[J]. 傅常海,黄柯棣,张凤林,谭锋. 国防科技大学学报. 2008(02)
硕士论文
[1]基于FPGA的高精度测时仪研制[D]. 张朗.南京理工大学 2012
[2]基于FPGA高分辨率短时间间隔测量的研究与实现[D]. 周增建.西安电子科技大学 2010
[3]高速时间—数字转换器设计与实现[D]. 李玉忠.国防科学技术大学 2008
[4]基于单片机和FPGA的高精度智能测时仪的设计[D]. 杨明元.西安电子科技大学 2008
[5]基于FPGA软核处理器NIOSII的高精度时间间隔测量仪[D]. 张家玮.天津工业大学 2008
[6]基于数字移相时钟的新型测频`方法研究与实现[D]. 夏文鹤.电子科技大学 2007
[7]电子时间引信系统研究[D]. 陈雷.南京理工大学 2005
本文编号：3642346
【文章来源】：南京理工大学江苏省211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 时间间隔测量方法
1.3 国内外研究现状
1.4 本文主要工作
2 基于进位链的时间数字转换方法研究
2.1 概述
2.2 脉冲计数法原理与实现
2.2.1 脉冲计数法原理及误差分析
2.2.2 计数器的选择
2.3 进位链测时原理与误差分析
2.3.1 进位链测时原理
2.3.2 进位链测时精度分析
2.4 进位链延时单元特性分析
2.5 基于码密度法的延时时间校准方法研究
2.5.1 码密度法基本原理
2.5.2 校准到中间位置
2.5.3 校准样本数量的确定
2.6 大延时分割方法研究
2.7 本章小结
3 系统总体方案设计
3.1 系统要求分析及设计原则
3.2 测时仪总体方案
3.2.1 FPGA选型
3.2.2 测时仪工作原理
3.3 本章小结
4 测时仪硬件和软件设计
4.1 概述
4.2 主要外围电路设计
4.2.1 配置电路设计
4.2.2 晶振电路设计
4.2.3 电源电路设计
4.2.4 SDRAM接口设计
4.2.5 PCB电路中的抗干扰设计
4.3 FPGA内部逻辑电路设计
4.3.1 信号捕捉模块设计
4.3.2 锁相环模块配置
4.3.3 粗测时模块设计
4.3.4 进位链延时线设计
4.3.5 编码器模块设计
4.4 NiosⅡ软核系统设计
4.4.1 NiosⅡ处理器系统构建
4.5 测时仪软件设计
4.5.1 主程序流程图
4.5.2 校准子程序设计
4.5.3 测量程序设计
4.5.4 液晶显示控制
4.5.5 串口通信子程序
4.6 本章小结
5 测时仪性能测试与分析
5.1 测时误差分析
5.2 延时线非线性测试
5.3 测时平台设计
5.4 测试结果
5.5 本章小结
6 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]High-resolution short time interval measurement system implemented in a single FPGA chip[J]. WANG Hai, ZHANG Min & LIU Jie Department of Measurement and Control, Xidian University, Xi’an 710071, China. Chinese Science Bulletin. 2011(12)
[2]基于FPGA进位链TDC延时模型的建立与性能测试[J]. 康晓文,刘亚强,崔均健,杨章灿,金永杰. 核电子学与探测技术. 2011(03)
[3]基于延时复用技术的短时间间隔测量方法[J]. 杜保强,周渭. 天津大学学报. 2010(01)
[4]高精度时间间隔测量仪的研制[J]. 屈八一,周渭,陈发喜,李琳,王海. 仪器仪表学报. 2009(07)
[5]脉冲激光测距中高精度时间间隔的测量[J]. 宋建辉,袁峰,丁振良. 光学精密工程. 2009(05)
[6]基于FPGA的精密时间间隔测量仪设计[J]. 叶超,冯莉,欧阳艳晶. 信息与电子工程. 2009(02)
[7]基于FPGA高精度时间间隔测量系统的设计与实现[J]. 刘东斌,曹闹昌,胡其明. 弹箭与制导学报. 2009(02)
[8]利用相位估计算法实现ps量级的高精度时间间隔测量[J]. 朱祥维,孙广富,雍少为,庄钊文. 仪器仪表学报. 2008(12)
[9]电子时间引信在小口径弹药中应用的关键技术[J]. 王康谊,黄江,李世中. 四川兵工学报. 2008(02)
[10]导弹飞行试验破片速度测定方法及其误差修正模型研究[J]. 傅常海,黄柯棣,张凤林,谭锋. 国防科技大学学报. 2008(02)
硕士论文
[1]基于FPGA的高精度测时仪研制[D]. 张朗.南京理工大学 2012
[2]基于FPGA高分辨率短时间间隔测量的研究与实现[D]. 周增建.西安电子科技大学 2010
[3]高速时间—数字转换器设计与实现[D]. 李玉忠.国防科学技术大学 2008
[4]基于单片机和FPGA的高精度智能测时仪的设计[D]. 杨明元.西安电子科技大学 2008
[5]基于FPGA软核处理器NIOSII的高精度时间间隔测量仪[D]. 张家玮.天津工业大学 2008
[6]基于数字移相时钟的新型测频`方法研究与实现[D]. 夏文鹤.电子科技大学 2007
[7]电子时间引信系统研究[D]. 陈雷.南京理工大学 2005
本文编号：3642346
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3642346.html
