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多脉冲游标扩时测距算法及其应用设计研究

作　者: 房永强
导　师: 郭东辉
学　校: 厦门大学
专　业: 电路与系统
关键词: 游标扩时 多脉冲测距 微波调制 相关检测 网线测量
分类号: P225
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 88次
引　用: 1次
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内容摘要


随着近代光学、电子学的发展和各种新型光源(激光、红外光等)相继出现,基于电磁波测距技术的非接触测量方式取得了飞速发展。相对人工测量,电磁波测距技术的优势体现在:操作简便,精确度高,实时测量速度快,安全性好并且可以适应恶劣的测量环境,因此已逐渐成为国内外的研究热点,促进了人们对电子测时技术、信号调制技术、时刻鉴别技术以及高稳定度频率源等领域的深入研究。本论文主要围绕脉冲测距技术的理论及其应用展开研究。论文首先介绍并对比了电磁波测距的主要方式,其中微波测距方式具有良好的环境适应性和稳定的测量性能,较适合于工业生产中的物位检测,具有良好的应用前景。而后重点研究高精度时间间隔测量技术,并提出了一种基于游标扩时原理的多脉冲测距算法。在此基础上,针对非接触式的短程物位测量领域,进而研究了一种基于游标扩时和相关检测的微波脉冲调制测距算法,并结合计算机仿真技术加以验证。最后将多脉冲游标扩时测距算法实际应用于网线电缆长度测量。本论文的创新点与主要工作体现在以下几方面:(1)提出一种多脉冲游标扩时测距算法,利用两个时钟信号的微小周期差内插扩展脉冲传输时间以提高测时精度,从而确保高精度的距离测量。在此基础上,进一步研究了一种基于游标扩时和相关检测的微波脉冲调制测距算法,并利用ADS软件对算法的理论实现进行了仿真验证。(2)对时间间隔测量技术中,游标内插法的时钟频率稳定度进行了有益探讨,得出了在满足一定测时误差要求的情况下,确定时钟频率稳定度的理论依据。(3)设计了一种测量标准5类UTP网线电缆长度的装置,即通过双绞线传输电波脉冲,利用多脉冲游标扩时测距算法原理测量该信号在双绞线上的传播时间,经单片机运算处理后换算为距离并显示。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-18
  1.1 研究背景及意义  12-13
  1.2 电磁波测距方式的比较  13-15
  1.3 关键技术及其研究现状  15-17
    1.3.1 时间间隔测量技术  15-16
    1.3.2 信号调制及时刻鉴别技术  16-17
  1.4 论文工作内容及章节安排  17-18
第二章 时间间隔测量技术  18-26
  2.1 时钟计数法  18-19
  2.2 内插扩展原理  19-20
  2.3 高精度模拟测时方法  20-22
    2.3.1 模拟内插法  20-21
    2.3.2 时间-幅度转换法  21-22
  2.4 高精度数字测时方法  22-25
    2.4.1 延迟线内插法  22-23
    2.4.2 游标内插法  23-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 多脉冲游标扩时测距算法研究  26-37
  3.1 脉冲法测距  26-27
  3.2 多脉冲游标扩时测距算法原理  27-32
    3.2.1 原理分析  27-29
    3.2.2 时钟频率稳定度的探讨  29-30
    3.2.3 距离模糊的探讨  30-32
  3.3 时间测量模块设计  32-36
    3.3.1 时钟形成单元  32-34
    3.3.2 时间间隔测量单元  34-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章 基于游标扩时和相关检测的微波测距算法  37-50
  4.1 微波脉冲调制原理  37-38
  4.2 基于游标扩时和相关检测的微波测距算法  38-43
    4.2.1 微波脉冲调制波形  38-39
    4.2.2 相关检测  39-40
    4.2.3 测距原理分析  40-43
  4.3 测距系统主要结构设计  43-45
    4.3.1 射频前端收/发单元  43-44
    4.3.2 相关时钟控制单元  44
    4.3.3 信号处理单元  44-45
  4.4 信号处理单元仿真分析  45-49
    4.4.1 ADS简介  46
    4.4.2 仿真分析  46-49
  4.5 本章小结  49-50
第五章 基于多脉冲游标扩时测距算法的网线电缆测量  50-61
  5.1 网线测距硬件电路设计  50-55
    5.1.1 脉冲信号收发电路  51
    5.1.2 时间测量电路  51-52
    5.1.3 单片机控制模块  52-53
    5.1.4 按键及液晶显示  53-55
  5.2 单片机软件开发  55-58
    5.2.1 HT-IDE3000集成开发环境  55-57
    5.2.2 程序设计  57-58
  5.3 实验测试及结果分析  58-60
  5.4 本章小结  60-61
第六章 工作总结与展望  61-63
参考文献  63-67
附录  67-75
硕士期间发表的论文  75-76
致谢  76

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 电磁波测距和基线测量
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