学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

低频电信号频率测量

作　者: 袁光礼
导　师: 戴尔晗
学　校: 南京邮电大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 低频电信号滤波与线性插值法拟合直线改进法现场可编程门阵列
分类号: TM935.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 11次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着电力系统的飞速发展,无论是工业还是军用,对电信号的处理要求越来越精确,相应的作为电信号的一个重要的指标的频率,也越来越受到关注,由此频率测量的精度要求也是越来越高。本文探讨了一种低频电信号频率测量算法的设计方案。该方案的硬件是基于FPGA,软件是基于NiosII集成开发环境的。因FPGA强大的逻辑控制能力和数字处理能力,所以把FPGA作为整个系统的控制中心。并给出了相关的主要电路。本论文在介绍研究背景及意义之后,针对过零点检测法和傅立叶检测法测量低频电信号频率的缺点,本文提出了滤波与线性插值法和拟合直线改进法。这些方法改变了传统过零点检测法的测量精度低和抗干扰能力差,以及傅立叶变换测频法算法复杂度大等缺点。其次,设计了测量拟合直线法的硬件系统,给出了该硬件系统的各个模块。再次,给出了基于QuartusII的SOPC软核定制方案和顶层原理图。搭建了测量拟合直线法的软硬件系统,在该系统中测试拟合直线法,得出拟合直线法可以应用在嵌入式系统中和电力系统中。最后,通过Matlab仿真结果,比较了过零点检测法、傅立叶变换测频法与拟合直线测频法、快速测频法、查表测频法、滤波与线性插值法以及拟合直线改进法。通过比较,发现拟合直线法、快速测频法、查表测频法、滤波与线性插值法以及拟合直线改进法测量低频电信号频率精度高,抗干扰能力强。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-11
  1.1 研究背景及意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-9
  1.3 本文的主要工作和结构  9-11
第二章几何法测量低频电信号频率  11-25
  2.1 几何测频法的简介  11
  2.2 过零点检测法和傅立叶检测法的简介  11-12
    2.2.1 过零点检测法简介  11-12
    2.2.2 傅立叶检测法简介  12
  2.3 拟合直线测频法  12-15
    2.3.1 拟合直线测量低频电信号的算法实现  12-13
    2.3.2 拟合直线测频法的软件流程图  13-15
  2.4 快速测频法  15-19
    2.4.1 快速测频法的原理  15-17
    2.4.2 快速测频法的软件流程图  17-19
  2.5 查表测频法  19-22
    2.5.1 查表测频法的原理  19-20
    2.5.2 查表测频法的软件流程图  20-22
  2.6 滤波与线性插值测频法  22-23
  2.7 拟合直线改进法  23
  2.8 本章小结  23-25
第三章测试系统的设计  25-35
  3.1 硬件系统设计  25-30
    3.1.1 电源电路与复位电路的设计  25-26
    3.1.2 微处理器设计  26-27
    3.1.3 数据采集模块的设计  27
    3.1.4 存储电路设计  27-29
    3.1.5 时钟电路及JTAG电路的设计  29-30
  3.2 软件系统设计  30-33
    3.2.1 在SOPC中定制软核  31-32
    3.2.2 在QuartusⅡ上生成顶层原理图  32-33
    3.2.3 在NiosⅡ中开发测试源代码  33
  3.3 搭建软硬件平台  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章测频法的比较及在测试系统中的测试  35-69
  4.1 比较方案设计  35-36
  4.2 拟合直线法的测试结果与分析  36-41
    4.2.1 噪声对拟合直线法的影响  36-39
    4.2.2 谐波对拟合直线法的影响  39-40
    4.2.3 对拟合直线法的整体性能的测试  40
    4.2.4 拟合点数对拟合直线法的影响  40-41
  4.3 快速测频法的测试结果与分析  41-43
    4.3.1 噪声对快速测频法的影响  41-42
    4.3.2 快速测频法的综合性能分析  42-43
  4.4 查表测频法的测试结果与分析  43-44
    4.4.1 噪声对查表测频法的影响  43
    4.4.2 查表测频法的综合性能分析  43-44
  4.5 滤波与线性插值测频法的测试结果与分析  44-46
    4.5.1 噪声对滤波与线性插值测频法的影响  44-45
    4.5.2 滤波与线性插值测频法的综合性能分析  45-46
  4.6 拟合直线改进测频法的测试结果与分析  46-47
    4.6.1 噪声对拟合直线改进测频法的影响  46
    4.6.2 拟合直线改进测频法的综合性能分析  46-47
  4.7 测频法的比较  47-63
    4.7.1 FFT测瞬时相位误差的算法描述  47-48
    4.7.2 噪声的测试与分析  48-54
    4.7.3 谐波的测试与分析  54-55
    4.7.4 综合性能的分析  55-61
    4.7.5 频率略微波动的测试与分析  61-63
  4.8 在测试系统中的测量结果及分析  63-65
  4.9 电力系统测频偏差的测试  65-68
  4.10 本章小结  68-69
第五章总结与展望  69-73
  5.1 全文工作总结  69-71
  5.2 展望  71-73
参考文献  73-75
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文  75-76
附录2 FPGA电路板PCB图  76-77
附录3 数据采集模块PCB图  77-78
致谢  78

低频电信号频率测量

内容摘要

全文目录

相似论文