基于虚拟仪器的相位差测量系统

基于虚拟仪器的相位差测量系统

一、基于虚拟仪器的相位差测量系统(论文文献综述)

尹宗涛[1](2020)在《基于电涡流传感器的数控机床热误差测量系统研究》文中认为当下,制造业在先进的科学技术不断发展的推动下朝着精密化的方向不断进步,而如何提高数控机床的加工精度、减小加工误差成了各界人士的关注重心。而在其中,数控机床的热误差占到总误差的40%~70%,所以对于热误差的测量及补偿成为十分必要的研究课题。在一些复杂精密的零件加工中,由于机床热变形的缘故导致工件误差甚至达到了上百微米,可见热误差对精密加工的影响巨大。经过调研国内外的相关资料,目前最为经济可用的热误差消除方法就是通过软件补偿实时调整机床加工刀具的位置来减小热误差对加工工件尺寸的影响,而软件补偿关键环节就是热误差模型的建立,这就需要极为精确地获得机床的热变形量,为建立准确的热误差模型奠定基础。目前国际上高档机床的热误差测量方式主要是利用激光干涉仪进行测量,毋庸置疑激光干涉仪的测量精度极高,但是其造价昂贵,安装工序复杂且对于实验进行的测量环境要求高,因此,本文对国内外数控机床热误差测量系统进行了分析和对比,提出了基于电涡流传感器和国际常用的“五点法”测量方案的热误差测量系统。通过软硬件结合的方法确保了电涡流传感器的测量精度并对其非线性问题进行了有效的校正方法。并最终将方案应用于台中精机立式数控加工中心,经过实验验证,本系统可以高效可靠实时地采集数控机床热误差量,为后续热误差补偿的理论研究提供了有力的支持。

王远[2](2020)在《数字化直接线性相位比对与DMTD方法的比较》文中认为在时频测控领域中,频率稳定度的测量一直都是一个重点。目前,国内使用的频率稳定度测量仪器主要为美国Symmetricom公司生产的5125A与3120A,国产化仪器占比相对不高。为了应对这种不利局面,国内相关研究机构纷纷采取了积极的应对措施。一部分研究者在积极地仿制国外先进仪器;另一部分研究者也在寻求方法路径上的创新。在频率稳定度测量这一分支领域中一直存在有两种技术路径,即直接线性相位处理与误差倍增处理。本文中选取了两种技术路径各自的代表方法,数字化直接线性相位方法与双混时差测量(DMTD)方法作为典型案例进行了多方面的比对。文章通过理论上分析,估算了两种方法测量的精度以及各项误差对于测量系统的影响,并针对其中的一些可抑制误差提出了抑制性的处理办法。在实际指标的测量测定上选取了数字化直接线性相位比对仪与3120A相位噪声测试探针进行实测比对。通过实验的加权评定,在测量精度上,现有的数字化直接线性相位比对仪的测量精度略低于3120A。在自校实验中,使用铷钟、铯钟、8607的自校加权结果证明,实验所用的数字化直接线性相位比对仪的本底噪声近似高出3120A一个数量级,约为3×10-13。目前,DMTD方法仅能完成毫秒级及以上的频率稳定度测量,而数字化直接线性相位比对方法的测量范围可向下扩展至百纳秒级,对瞬态频率稳定度拥有完全的测量能力。瞬态稳定度对应着远端相位噪声,对于瞬态稳定度的测量能力使得该方法相较于DMTD方法可实现在通信领域更多的扩展应用。此外,从原理上分析总结得出数字化直接线性相位比对方法的动态测量能力和响应速度较DMTD方法更为出色。从仪器的成本上来看,相较于3120A十余万元的高额售价,数字化直接线性相位比对仪的成本局限于硬件,效费比颇高。相较于DMTD方法难以进一步提升的测量精度,数值化直接线性相位比对方法依旧拥有多种方法提升时域分辨率以及抑制测量本底噪声。本文针对数字化直接线性相位比对的原理特点,提出并分析了一种利用时钟移相处理的方法降低系统本底噪声的新方法,给出了该方法的可行性分析。最后,在探究复杂频率处理中给出了一种针对特定复杂频率对测量处理的思路,并针对其作了仿真。总的来说,相较于DMTD方法的成熟定型,数字化直接线性相位比对方法在已有的高精度测量基础上,拥有着更为广阔的拓展空间。

孙慧芳[3](2019)在《高精度激光自混合测量系统及LabVIEW实现》文中研究指明随着激光技术的诞生,光学干涉检测在测量范围、分辨率、抗干涉性和测量精度等方面取得了重大进展。激光自混合干涉效应(SMI)是科研人员在探究光反馈效应并且寻找消除不利光反馈影响的方法中产生的。由于SMI具有结构简单、容易准直、可以判别物体运动方向等显着特点,它可以在许多测量领域中取代传统复杂的双光束干涉系统。SMI已经逐渐形成了一个崭新的具有深远应用前景的光学研究方向。近年来,国内外研究人员提出了各种各样的方法来提高自混合干涉技术的测量精度,从而极大地扩展了它的应用范围。目前SMI已经广泛应用于振动、速度、位移、太赫兹成像、医学、以及高精度纳米测量等领域。本文首先阐述SMI效应及其显着特点,然后概述了SMI的历史背景,研究进展和应用进展。其次,基于F-P三镜腔理论,对SMI理论进行了详细推导,建立了相应的数学模型,并通过MATLAB软件分析了外腔相位、线宽展宽因子、光反馈强度三个参数对SMI系统的影响。此外,运用相位解包裹法和相位调制法重构了不同运动轨迹以及不同反馈强度下的目标物位移。进一步地,搭建了基于半导体激光器的自混合干涉实验测量系统,并以PZT和音叉作为被测目标物进行实验,观察分析实验现象。基于对SMI的深入分析,本文提出了一种结合多次反射和偶次幂快速算法的集成测量技术。这种方法不仅克服了多次反射在提高条纹精度上有限的缺点,而且弥补了偶次幂快速算法在被测振幅远小于半个波长时失效的不足,极大地扩展了偶次幂快速算法的测量范围,并且获得了更高的条纹精度。根据集成测量技术的原理,本文利用LabVIEW软件和MATLAB联合编程的方法设计了一种实时激光自混合干涉振动测量系统。该系统能够实时监测目标物的振动幅度且具有纳米级分辨率,这推进了虚拟仪器技术在SMI测量中的应用。

薛晨园[4](2019)在《相位噪声测量技术研究》文中研究说明相位噪声是衡量信号波动特性的一项重要指标。随着光电通信、卫星导航和电子对抗等领域的技术革新,如何实现宽范围、高分辨率的相位噪声测量成为一个关键性难题。本文通过研究相位噪声的表征方式,阐明了周期性信号间的相位差信息与其相位噪声之间的联系;通过研究传统的相位噪声测量理论,分析了相位比对技术与相位噪声测量技术的测量原理和局限性;通过分析自相关法的偏差与方差性能,发现截断自协方差序列、增大样本长度及多次测量取平均等方式可有效降低了功率谱估计误差,由此确定了基于数字化线性比相法的高精度单边带相位噪声的测量方案。通过探讨量化理论在相位比对中的特殊应用,本文设计了一种基于最小公倍数周期的相位连续、高分辨率的数字化线性比相法,实现了高精度相位差信息的提取。该方法利用高速模数转换器作为计数器和等效鉴相器,在最小公倍数周期的基础上对参考信号和被测信号进行直接相位比对,实现了任意频率信号间的相位差测量。由于其全数字化的设计模式和直接比对的设计理念,线性比相法具有本底噪声低、测量模式简单、易于实现等优点。利用高稳晶振8607进行自校比相实验,发现其相位处理的频率稳定度具有1/?的规律,且秒级频率稳定度可达1.68?10-12/s,验证了数字化线性比相法在异频信号比相时的高精度。本文通过研究信号在时域与频域的对应关系发现偏载频与比相时间是一一对应的。对于远载频处的相位噪声,样本数据过少将导致步进频率值过大,无法很好地反映信号的功率分布情况;对于近载频处的相位噪声,比相时间较长,样本数据过大将导致系统响应时间过长,样本数据过小将导致测量误差较大。此外,单次测量的相位噪声具有较大的随机误差,而测量次数的增加将导致系统的响应时间过长。综合考虑各种因素,经过多次对比实验确定了不同偏载频范围内的采样个数、比相时间和测量平均次数,设计并实现了高分辨率的相位噪声测量方案。利用该方案和PN8010相噪测量仪分别对TR2001铷钟和OSA 5585B PRS铯钟进行相位噪声测量,比对各相位噪声测量结果之间的差异,确定了本相位噪声测量方案的相对误差。

冯娜娜[5](2019)在《相位噪声和频率稳定度时频域对应关系研究》文中指出频率源在运行中会不可避免地受到温度效应、环境噪声、元器件老化等影响,使其输出产生频率漂移,准确度下降,信号不同步的现象。这些现象造成的误差虽然微小,但在高精密的测量领域会严重影响频率源的性能,是不容忽视的。因此,为了满足高精密的测量,提高频率源的精度是时代发展的必然选择。频率源有相位处理和频率处理两种处理方式。其中,相位处理相比于频率处理具有较高的测量精度,其频率稳定度随采样时间沿1/τ变化。但是因为目前对相位和相位差的认识有限,而且相位处理结构复杂,所以基于频率处理的控制方式是目前频率源中使用最多的方式。然而传统的频率处理方式只能针对同频信号进行处理,对于异频信号需要借助一些复杂的频率变换电路进行归一化处理。这个过程中会引入以调频白噪声为主的大量噪声,严重影响频率源的频率稳定度。此方式下频率源的频率稳定度随时间累加沿1/(?)变化,处理精度较低。为了改善传统频率处理精度低的问题,本文设计一个新的高精密数字化频率处理测量系统。该系统基于相位同步来确定虚拟闸门开关标志位,采用了常规调节和精密调节相结合的方式,实时控制VCXO实现高精密测量。在测量系统中,模拟信号直接转换为数字信号,避免了频率变换电路的引入,保证了被测信号可以连续无损失地获取相位信息。利用量化边沿处相比于其他位置具有高精度和高分辨率的特点有效提取信号间相位同步处的边沿并将其作为闸门开关门的标志位,最大化地抑制了量化误差。系统采用常规调节和精密调节两种方式联合调节,快速锁定并完成锁定后的精细调节使得VCXO精密调节控制。基于数字化频率处理,系统分别测量了自校和互比下频率源的频率稳定度以及对应的相位噪声。系统根据频率稳定度时频域对应关系全面分析了系统处理前后的噪声以及对应频率稳定度的变化。分析结果揭示了本系统采用频率处理改善频率稳定度变化规律的本质,即由频率处理引入的调频白噪声受到抑制,调相噪声起主导作用,频率稳定度的变化会从1/(?)变为1/τ。另外,被测信号设定为不同偏差,测量其频率稳定度的变化规律。根据实验数据发现,被测信号在不同偏差下,频率稳定度的变化规律不同。理论分析表明,信号间的步进值越精细,相位同步精度越好,由数字化频率处理引入的相位噪声会发生相应变化进而导致频率稳定度也在变化。在新的数字化频率处理方式下,频率源频率稳定度的变化规律从以往1/(?)变为1/τ,实现了高精度、高分辨率测量。而且测量系统结构简单、成本低。这对我国高精密测量核心技术、导航和航空航天事业的发展有着巨大的推动作用。

李畅[6](2019)在《超高频射频识别定位系统中载波相位测量技术的研究》文中研究说明由于RFID技术具有高精度和低成本的特点,它在室内定位中得到越来越多的应用。而传统的RFID系统主要功能在于识别目标,不能进行目标定位;另外,基于到达时间和接收信号强度的测距方法容易受到干扰,对仪器的精度要求高,实现难度大。所以本文采用基于到达相位差的测距方法,设计了一种载波相位测量系统,针对标签的到达相位进行测量,并对非理想因素进行分析和研究。本文基于NI公司的软件无线电平台,实现快速、高精度的载波相位测量系统。针对读写器产生的直流偏移和I/Q失配等非理想因素,提出消除直流偏移方法和I/Q失配因子检测方法,并建立延迟-相位模型对测量相位进行矫正。根据标签返回信号的特点,在I/Q数字基带信号的基础上设计载波相位测量系统,由滤波模块和载波相位测量模块组成。滤波模块对数字基带信号进行抽取和滤波,为满足协议要求的40kHz640 kHz返回数据率,本文设计一种由CIC滤波器和半带滤波器组成的可配置抽取率滤波器,达到降低数据率的目的,并通过FIR低通滤波器滤除带外噪声。载波相位测量模块对相位进行计算,包括求阈值模块、去直流模块和改进CORDIC算法模块,并针对传统CORDIC算法占用资源大和收敛域范围不能覆盖整个圆周的不足,在其基础上对旋转角度进行优化,同时将CORDIC算法的取值范围扩展到了0到360度,通过分析,其误差小于0.02度。通过对载波相位测量系统进行实验测试表明,相位值与距离的关系与预期相符,与理论值的误差在1 cm以内。通过对影响测量相位的因素进行实验表明,两种标签测得的相位值随距离变化基本相同;当信噪比大于34 dB时,相位变化对相位精度的影响很小;标签的旋转方向对相位值的影响较大,且对不同标签的相位值影响程度不同,实际应用中应根据应用场合选择旋转方向影响较小的标签。

魏小翠[7](2019)在《基于四象限探测器的微位移测量系统设计》文中研究指明随着现代科技的发展以及人们安全意识的提高,人们对工业生产以及环境中有害气体尤其是CH4、H2S等痕量气体的关注也不断增加,因此如何快速有效检测痕量气体的组分和浓度成为了气体检测中的关键问题。基于悬臂梁传声器的痕量气体检测方法是目前研究的热点,现阶段普遍采用傅里叶变换光谱法测量悬臂梁自由端的位移,进而得到待测气体浓度,但其成本较高。本文基于四象限探测器设计并完成了一套微位移测量系统,通过对干涉条纹进行双向计数并采用间接测量法对空气折射率进行补偿,实现了悬臂梁自由端的位移测量。论文的主要研究内容如下:(1)研究了悬臂梁自由端以及由悬臂梁运动引起的干涉条纹的动态特性,在此基础上制定了微位移测量系统的总体方案,设计了系统的光路以及软硬件实现。(2)搭建了基于四象限探测器的微位移测量系统。系统的光路包括激光束的扩束准直、迈克尔逊干涉仪以及对测量光束的处理;系统的硬件包括四象限探测器、前置放大电路、基于C8051F310单片机的信号处理电路、基于DHT22和Bmp280传感器的环境参数测量电路,完成了干涉条纹数据和环境参数的采集;系统的软件采用Labview编写,完成了串口数据的传输、相位差等干涉条纹参数的实时测量,实现了干涉条纹的双向计数、空气折射率的循环测量以及折射率补偿前后的位移计算。(3)基于搭建的微位移测量系统完成了系统的功能测试,验证了系统的可行性,在实验室环境下完成了非匀速移动的位移测量,分析了系统的光路、人为等因素引起的误差,系统最小可测量位移为0.0791?m,在10?m的测量范围内,测量误差最大值为0.1120?m。

李尧[8](2019)在《相位调制零差干涉纳米位移测量系统仪器化及性能评价》文中认为随着精密制造的快速发展,微电子集成电路制造技术和超精密机械加工技术实现纳米级制造精度成为亟待解决的问题,因此高精度位移测量技术应运而生。以零差干涉仪和外差干涉仪为代表的激光干涉位移测量技术因为具有测量范围大、精度高、测量速度快、非接触测量以及米溯源性等优点被广泛应用于精密制造领域。本文结合零差干涉仪与电光相位调制技术的优势,基于相位调制零差干涉纳米位移测量方法,设计了一套相位调制零差干涉仪并通过实验对其进行性能评价。本文从静态稳定性以及周期性非线性误差两个方面对所设计不同结构的相位调制零差干涉仪进行性能测试,并通过测试结果对干涉仪结构进一步优化,最终选取静态稳定性好、周期性非线性误差小的部分共光路结构作为相位调制零差干涉仪光路设计方案。通过实验验证偏振片安装误差对干涉仪周期性非线性误差的影响,当偏振片输出为垂直线偏振光时,干涉仪的周期性非线性误差最小,能够实现高精度位移测量。本文基于相位调制零差干涉纳米位移测量原理,结合部分共光路结构设计方案,综合信号处理硬件、上位机操作软件、硬件电路和光学元件机械结构对相位调制零差干涉纳米位移测量系统进行四位一体仪器化设计。根据干涉仪信号处理需要,采用FPGA+ARM的信号处理板Redpitaya完成了调制信号生成、PGC-Arctan信号解调以及解调信号的最小二乘椭圆拟合修正等信号处理过程,并实现与上位机软件的实时通讯;上位机操作软件是在虚拟仪器开发平台LabVIEW的基础上,采用模块化设计的方案,通过串口通讯的方式实现对PI导轨控制、Renishaw对比干涉仪数据处理和显示以及相位调制零差干涉仪测量结果的读取、处理、显示以及保存的功能;硬件电路主要由基于开关电源及直流降压双输出模块的电源供电电路、基于单运放信号放大器及高压放大器模块的调制信号放大电路和光电探测器电路三部分构成;基于三维结构设计软件Solidworks,完成相位调制零差干涉仪各零部件和整体结构的设计、仿真、加工和装配,并验证机械结构设计的合理性。为了对相位调制零差干涉仪进行性能评价,设计了静态稳定性测量实验、周期性非线性误差测量实验以及位移步进测量实验。通过静态稳定性对比实验证明相位调制零差干涉仪稳定性优于Renishaw对比干涉仪,10min测试时间内仅漂移5.5nm;通过周期性非线性误差测量实验证明相位调制零差干涉仪周期性非线性误差小于0.1nm且具有重复性;通过纳米级步进位移测量实验,验证相位调制零差干涉仪与PI-753.1CD导轨测量误差平均值及标准差均在1nm范围内,在微米级步进位移测量实验时,其平均误差在0.73nm5.51nm范围内,误差标准差在0.51nm2.25nm范围内,证明相位调制零差干涉仪在微纳米级位移测量中能够达到纳米级测量精度;通过与Renishaw干涉仪进行毫米级位移测量对比实验,证明相位调制零差干涉仪能够实现大范围位移测量,其位移误差平均值在6.58nm163.85nm范围内,位移误差标准差在33.55nm62.24nm范围内。以上测量结果证明,本论文所研制的相位调制零差干涉仪稳定性高、周期性非线性误差小且能够实现纳米级精度测量。

雷浩丹[9](2017)在《数字化多频点频标比对测量系统的研制》文中指出频率标准(简称频标)是指具有较高准确度、单一频率值正弦波信号输出功能的装置,它们的频率值大都是10MHz或5MHz。目前对频率标准的使用需求越来越多,主要体现在大地测量、卫星导航、邮电通讯、高速铁路运输等领域,这些领域对于频率标准的稳定度和准确度要求也越来越高,进而对频率标准的精确测量有着更高要求。因此,针对频标比对测量方法的研究及其系统研制具有重要的工程实用意义。目前高精度频标比对测量系统通常采用双混频时差法,此方法难以避免由于使用计数器以及过零点时受到噪声干扰而导致的测量误差。同时,由于固定频点公共振荡器的限制,导致传统双混频时差法不能灵活地测量多个频点的频率标准信号。本论文提出一种数字化多频点频标比对测量系统设计方案,即利用可变频点的偏差频率源替代传统双混频时差法系统方案中固定频点的公共振荡器,使系统具有多频点比对测量的功能。通过上位机驱动采集卡在实现同步采样的前提下,将两路低频弦波信号离散数字化,再使用相关法测量相位差,避免传统双混频时差法中使用计数器导致正负一个字的计数误差。本文研制了多频点正弦差拍器,配合高精度的多通道同步数据采集卡设计实现了系统的硬件平台,同时基于LabWindows/CVI设计开发系统软件,实现了待测频率标准与参考频率标准之间相位差数据的实时准确测量、显示和保存。设计了系统测试方案,搭建实验平台测量了系统通道时延、验证了系统多频点的功能性以及测量准确度。将连续保存的数据利用阿伦方差进行稳定度分析可得,系统本底噪声典型值为2.81E-12/s,即相位差测量系统的分辨率达到皮秒量级。该指标已达到国内较先进设备水平,对频率标准比对测量工程具有一定的技术参考意义。

陈璟瑶[10](2016)在《基于电磁环境柑橘汁电特性研究》文中研究说明菌落总数是评价柑橘汁品质质量的一个重要指标。论文以生物阻抗技术和感生电动势来研究柑橘汁菌落总数的快速检测。基于单片机技术和LabVIEW技术,选取双电极激励方式和恒温培养箱恒温测控模式,设计完成柑橘汁特定阻抗测量系统,选用温州蜜柑和脐橙为研究对象,研究了柑橘汁贮藏过程中电特性的变化规律,从而明确其最佳的配置参数和实验外界环境条件。在后续检测柑橘汁微生物菌落总数实验中,建立了基于电阻抗特性的柑橘汁电特性系统研究,在此基础上用介质损耗角和粘度参数建立了柑橘汁菌落总数测定的研究方法。以双电极测量系统和LabVIEW技术,构建了柑橘汁介质损耗角测量系统。主要研究结果如下:1.选取激励频率在100Hz-100kHz测量范围内,基于生物阻抗技术表征在储藏过程中温州蜜柑汁和脐橙汁在不同贮藏时间下复阻抗图谱相应的变化规律,实验证实不同的贮藏时间会使复阻抗呈现出有明显区别的圆弧特性圆图谱,为柑橘汁电阻抗特性评应用于价柑橘汁货架期提供了理论依据。2.基于单片机技术和LabVIEW技术,以双电极激励方式和恒温培养箱测控,创新性地提出和用于专门检测柑橘汁生物阻抗测量系统,系统由硬件即恒流源信号发生器、前置信号调理滤波放大电路和基于LabVIEW软件平台下的信号发生模块、数据采集模块、信号分析处理模块以及文件保存模块等两大软硬件部分构成。该系统自动化程度高,激励频率在100Hz-100kHz的范围内,系统可快速获得被测柑橘汁的电阻抗幅值和相位值。3.基于两款不同的电子芯片压控恒流源(VCCS)被设计成相对应的信号激励模块,通过测量恒流源模块内阻的阻值来评价信号激励模块的优劣。由此可得,基于芯片AD844设计而成的VCCS激励信号源其最大输出内阻为1211kΩ,相比于AD620设计而成VCCS激励信号源输出阻抗320kΩ远小于AD844的内阻,由此证实基于AD844构建的VCCS激励信号源输出电流信号性能最为稳定优良。同时为进一步确保信号源激励模块输出的电流更具体稳定性。4.本文参考设计关于相位差的三种不同算法,并进行实验分析误差,结果表明,在实际测量过程中应用正交数字调制解调算法获取的阻抗相位角误差最小。在仿真实验分析过程中,三种算法都可以实现标准正弦相位差的计算,证明了算法的可操作性;针对含有白噪声的信号本文基于三种相位差算法,实现关于相位差测量的研究,其结果表明,其中基于正交数字调制解调算法,相位差的最大误差率仅为0.8%,实际显示相位角测量最大误差范围低于0.03度,从而确定最佳算法程序。5.考虑到整个测量环境过程中温度、湿度以及频率对阻抗测量装置的干扰,通过实验证实外界温度和环境湿度对测量系统不会产生测量干扰,利用系统自身标定弥补测量频率造成的误差相移。结果证实,柑橘汁阻抗测量系统本身呈现优良的精准度,在激励频率100Hz-100kHz的范围内,测定阻抗幅值的最大误差仅为0.11%,相角最大误差小于0.07度,最大的标准差为0.39度。6.根据介质损耗角产生的原理,基于自行设计的便携式电特性测量系统,利用正交数字解调算法,通过图形编程化模块实现了介质损耗角的测定。利用介质损耗角可以更直观地确定不同浓度初始菌落总数的检出时间,其中最短检出时间出现在初始菌落为105cfu/mL的脐橙汁,检出时间是292min,检出阈值是106cfu/mL。并且初始菌落数和检出时间存在很高的相关性R2=0.9781。7.可以得知基于流变测定仪,选取37℃测量温度,在0.001s-1范围内进行剪切扫描得到表观粘度,粘度可以在30min完成柑橘汁中菌落数的检测,当菌落数低于102 cfu/L时,粘度和菌落数增长呈线性相关,其回归方程为y=1.221n(x)+1.05;R2=0.94,检出限细菌浓度大于10 cfu/mL。但是考虑到实际误差的存在,因此选择检测范围是 102cfu/mL-107cfu/mL。

二、基于虚拟仪器的相位差测量系统(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、基于虚拟仪器的相位差测量系统(论文提纲范文)

(1)基于电涡流传感器的数控机床热误差测量系统研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 课题的主要研究内容
第二章 热误差测量系统的设计方案
    2.1 热误差测量系统设计的意义
    2.2 热误差测量系统的设计方案思路
        2.2.1 位移测量传感器的选择
        2.2.2 传感器信号采集方案
        2.2.3 热误差测量系统的搭建
    2.3 本章小结
第三章 电涡流传感器硬件设计
    3.1 电涡流传感器的介绍
    3.2 电涡流传感器硬件设计
        3.2.1 传感器PCB供电电路设计
        3.2.2 激励源信号电路设计
        3.2.3 解调电路模块设计
        3.2.4 调零及二级放大电路设计
        3.2.5 滤波及跟随电路
        3.2.6 PCB布局综合设计
    3.3 传感器封装外壳设计
    3.4 本章小结
第四章 电涡流传感器测头设计及仿真
    4.1 测头结构设计
    4.2 测头参数研究设计及仿真
        4.2.1 涡流线圈外径参数探究
        4.2.2 涡流线圈线径的选择
        4.2.3 涡流线圈内径参数探究
        4.2.4 涡流线圈厚度参数探究
    4.3 本章小结
第五章 电涡流传感器的标定分析及输出校正
    5.1 标定实验实行方案
    5.2 标定实验装置结构设计
    5.3 标定实验操作及数据处理及结果
    5.4 电涡流传感器的温漂及非线性校正
        5.4.1 电涡流传感器非线性校正
        5.4.2 电涡流传感器温漂补偿
    5.5 本章小结
第六章 热误差测量系统的实际应用
    6.1 测试平台的搭建
    6.2 实验结果
    6.3 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

(2)数字化直接线性相位比对与DMTD方法的比较(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文内容及章节安排
        1.3.1 论文内容
        1.3.2 章节安排
    1.4 本章小结
第二章 频率稳定度及其表征
    2.1 频率稳定度概念
    2.2 阿伦方差表征
    2.3 哈达玛方差表征
    2.4 本章小结
第三章 数字化直接线性相位比对与DMTD方法的原理及分析
    3.1 双混时差测量(DMTD)方法
        3.1.1 基本原理
        3.1.2 数字化DMTD方法的噪声来源分析
        3.1.3 3120A相位噪声测试探针
    3.2 数字化直接线性相位比对方法
        3.2.1 测量基本原理
        3.2.2 测量方法与设备
        3.2.3 测量主要误差来源
    3.3 本章小结
第四章 两种方法的测量分辨率、动态测量及长期稳定性比对
    4.1 测量分辨率比对
        4.1.1 测试实验原理与设备
        4.1.2 自校测试
        4.1.3 互比测量与分析
    4.2 动态测量能力比对
        4.2.1 原理性比对
        4.2.2 实际动态测量数据
    4.3 长期稳定性比对
    4.4 本章小结
第五章 数字化直接线性相位比对的提升潜力与扩展化应用
    5.1 分辨率的进一步提升
        5.1.1 提升的理论基础
        5.1.2 结果的可实现性
    5.2 复杂频率关系测量
        5.2.1 测量原理
        5.2.2 仿真实验
    5.3 本章小结
第六章 工作总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

(3)高精度激光自混合测量系统及LabVIEW实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 激光自混合干涉的概念及特点
    1.2 激光自混合干涉的理论进展
    1.3 激光自混合干涉的应用进展
    1.4 本文主要工作
第二章 自混合干涉理论研究
    2.1 激光自混合干涉的理论基础
    2.2 数学模型
    2.3 模型参数对系统的影响
    2.4 目标位移重构
    2.5 本章小结
第三章 激光自混合干涉测量系统
    3.1 系统结构
    3.2 实验操作
    3.3 本章小结
第四章 基于自混合干涉的集成测量技术
    4.1 研究背景
    4.2 理论推导和仿真分析
    4.3 实验和结果分析
    4.4 本章小结
第五章 实时激光自混合干涉振动测量系统
    5.1 虚拟仪器和LabVIEW简介
    5.2 LabVIEW和MATLAB联合编程
    5.3 基于LabVIEW的系统设计
    5.4 实验测试与结果分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间科研成果

(4)相位噪声测量技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 论文内容及章节安排
第二章 经典相位噪声测量理论
    2.1 相位噪声的定义及其表征方式
    2.2 相位噪声的幂律谱模型
    2.3 常用的相位噪声测量方法及误差分析
        2.3.1 直接频谱仪测量法
        2.3.2 差拍法
        2.3.3 鉴频法
        2.3.4 鉴相法
        2.3.5 数字双混频时差法
        2.3.6 本节小结
    2.4 功率谱估计算法
        2.4.1 自相关谱估计理论
        2.4.2 自相关法的偏差及方差性能分析
    2.5 本章小结
第三章 高精度相位比对技术研究
    3.1 周期性信号间相位关系的探索
        3.1.1 量化理论
        3.1.2 同频信号间的相位关系
        3.1.3 异频信号间的相位关系
    3.2 数字化线性比相法测量原理
    3.3 数字化线性比相法实验验证
        3.3.1 实验方案设计
        3.3.2 数据分析
        3.3.3 误差分析
    3.4 本章小结
第四章 相位噪声测量系统
    4.1 相位噪声测量方案设计
        4.1.1 相位起伏信息的提取
        4.1.2 比相时间、偏载频及样本长度的对应关系
        4.1.3 测量平均的次数
    4.2 相位噪声测量软件设计
        4.2.1 相位起伏信息提取模块
        4.2.2 单边带相位噪声测量模块
    4.3 相位噪声测量系统数据分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

(5)相位噪声和频率稳定度时频域对应关系研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状以及趋势
    1.3 论文内容及安排
    1.4 小结
第二章 频率稳定度和相位噪声对应关系
    2.1 频率稳定度
        2.1.1 频域表征
        2.1.2 时域表征
    2.2 相位噪声
    2.3 频率稳定度和相位噪声对应关系
    2.4 小结
第三章 高精密数字化频率处理测量系统原理
    3.1 高精密数字化频率处理测量系统总体方案
        3.1.1 双路ADC转换原理
        3.1.2 重合检测及计数原理
        3.1.3 频率处理测频原理
    3.2 数字化频率处理与其他处理方式比较
        3.2.1 与传统频率处理比较
        3.2.2 与相位处理比较
    3.3 小结
第四章 高精密数字化频率处理测量系统设计
    4.1 系统总体设计
    4.2 数字化频率处理测量系统硬件设计
        4.2.1 双路ADC转换电路
        4.2.2 闸门产生及计数电路
        4.2.3 频率处理测频电路
    4.3 数字化频率处理测量系统软件设计
        4.3.1 系统软件总体设计
        4.3.2 FPGA软件设计
        4.3.3 MCU软件设计
        4.3.4 上位机软件设计
    4.4 小结
第五章 高精密数字化频率处理测量系统实验及分析
    5.1 自校实验及分析
        5.1.1 VCXO时域频率稳定度
        5.1.2 VCXO频域的相位噪声
    5.2 互比实验及分析
        5.2.1 VCXO时域的频率稳定度
        5.2.2 处理过VCXO频域相位噪声
    5.3 多频点实验及分析
    5.4 误差分析
        5.4.1 信号的量化误差
        5.4.2 闸门的计数误差
        5.4.3 采样点选取误差
        5.4.4 VCXO调节误差
    5.5 小结
第六章 结论和展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
附录A 单片机数据处理程序
附录B 数字化频率处理测量系统实验平台
附录C 相位噪声测量系统实验平台

(6)超高频射频识别定位系统中载波相位测量技术的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 RFID定位系统发展趋势
    1.3 载波相位测量研究意义
    1.4 论文的主要内容
第二章 RFID定位系统
    2.1 RFID系统工作原理
        2.1.1 标签的反向散射调制
        2.1.2 标签的FM0 基带编码
    2.2 RFID系统硬件平台
    2.3 基于到达相位的定位方法
        2.3.1 基于单频的到达相位测距方法
        2.3.2 基于双频的到达相位差测距方法
    2.4 本章小结
第三章 载波相位测量系统设计
    3.1 载波相位测量系统架构
        3.1.1 零中频接收机结构
        3.1.2 IQ解调获取相位原理
        3.1.3 载波相位测量系统
    3.2 消除直流偏移的方案设计
    3.3 读写器I/Q失配因子的获取
    3.4 建立延迟-相位模型进行相位矫正
    3.5 本章小结
第四章 载波相位测量系统的硬件实现
    4.1 滤波模块设计
        4.1.1 可配置抽取率滤波器设计
        4.1.2 CIC滤波器设计
        4.1.3 半带滤波器设计
        4.1.4 基于流水结构的FIR低通滤波器设计
    4.2 相位测量模块设计实现
        4.2.1 消除直流偏移的设计实现
        4.2.2 改进CORDIC算法模块设计实现与误差分析
    4.3 本章小结
第五章 载波相位测量系统的实验测试与结果分析
    5.1 建立实验环境
    5.2 载波相位测量系统的测试结果分析
    5.3 影响相位因素的实验与分析
        5.3.1 标签类型对相位的影响
        5.3.2 信噪比对相位的影响
        5.3.3 标签旋转方向对相位的影响
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简介

(7)基于四象限探测器的微位移测量系统设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究目的及主要工作介绍
2 微位移测量的理论基础
    2.1 痕量气体检测原理
    2.2 悬臂梁传声器理论分析
    2.3 悬臂梁位移的检测原理
    2.4 本章小结
3 微位移测量系统设计
    3.1 微位移测量系统框架
    3.2 干涉光路的构建
    3.3 干涉条纹的采集
    3.4 微位移测量原理
    3.5 本章小结
4 微位移测量系统的实现
    4.1 微位移测量系统的整体实现
    4.2 干涉条纹的动态实现
    4.3 数据采集模块的实现
    4.4 数据处理模块的实现
    4.5 本章小结
5 微位移测量系统实验设计与结果分析
    5.1 系统功能测试
    5.2 系统测量及误差分析
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表论文与专利

(8)相位调制零差干涉纳米位移测量系统仪器化及性能评价(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 激光干涉仪国内外研究现状
        1.2.1 单频激光干涉仪
        1.2.2 双频激光干涉仪
        1.2.3 相位调制解调技术
        1.2.4 激光干涉仪国内外研究现状小结
    1.3 论文研究内容及组织结构
第2章 相位调制零差干涉仪光路设计优化及性能测试
    2.1 相位调制零差干涉纳米位移测量原理
        2.1.1 电光相位调制技术基本原理
        2.1.2 相位调制零差干涉仪位移测量原理
    2.2 相位调制零差干涉仪光路结构设计
        2.2.1 部分共光路相位调制零差干涉仪光路结构
        2.2.2 绝大部分共光路相位调制零差干涉仪光路结构
    2.3 相位调制零差干涉仪光路结构优化及性能测试
        2.3.1 部分共光路相位调制零差干涉仪静态稳定性能测试
        2.3.2 部分共光路相位调制零差干涉仪光路结构优化
        2.3.3 绝大部分共光路相位调制零差干涉仪静态稳定性能测试
        2.3.4 两种光路结构相位调制零差干涉仪周期性非线性误差测量实验
    2.4 偏振片安装角度对相位调制零差干涉仪周期性非线性误差的影响
    2.5 本章小结
第3章 相位调制零差干涉纳米位移测量系统仪器化设计
    3.1 相位调制零差干涉仪信号处理硬件设计
    3.2 相位调制零差干涉仪软件设计
    3.3 相位调制零差干涉仪电路设计及元件选型
        3.3.1 电源供电电路设计
        3.3.2 调制信号放大电路
        3.3.3 光电探测器电路
    3.4 相位调制零差干涉仪机械结构设计
    3.5 本章小结
第4章 相位调制零差干涉仪性能评价及实验结果
    4.1 相位调制零差干涉仪组装调试
    4.2 静态稳定性对比实验
    4.3 周期性非线性误差测量实验
    4.4 微纳米级位移测量实验
    4.5 毫米级位移测量实验
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢

(9)数字化多频点频标比对测量系统的研制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究意义及内容
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 研究内容
    1.4 本文内容安排
第二章 频率标准信号及其典型测量方法
    2.1 频率标准信号的表示
    2.2 频率标准的输出特性
    2.3 频率标准稳定度的表征
    2.4 经典频标测量方法
        2.4.1 直接测频法
        2.4.2 频差倍增法
        2.4.3 差拍法
        2.4.4 比相法
        2.4.5 双混频时差法
    2.5 本章小结
第三章 数字化多频点频标比对测量系统硬件设计
    3.1 系统结构设计
    3.2 多频点正弦差拍器
        3.2.1 基于DDS的可变频点偏差频率产生源
        3.2.2 频率分配放大器
        3.2.3 混频电路
    3.3 数据同步采集模块
        3.3.1 采集模块方案
        3.3.2 双通道数据同步采集
    3.4 本章小结
第四章 数字化多频点频标比对测量系统软件设计
    4.1 单片机下位机软件设计
    4.2 LabWindows上位机软件设计
    4.3 相关法测量相位差
    4.4 本章小结
第五章 系统测试及其结果分析
    5.1 系统的通道时延测定
    5.2 系统的本底噪声测量
    5.3 系统多频点功能性测试
    5.4 系统测量准确度测试
    5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢

(10)基于电磁环境柑橘汁电特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 文献综述
    1.1 前言
    1.2 电特性快速分析食品品质的研究进展
        1.2.1 植物电特性的研究进展
        1.2.2 动物电特性的研究进展
    1.3 阻抗法快速分析食品中微生物的研究进展
    1.4 内容和方法
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究方法
第二章 基于虚拟仪器下柑橘汁电特性测量系统设计
    2.1 概述
    2.2 阻抗的测量原理和测量方法
        2.2.1 阻抗的等效电路
        2.2.2 cole-cole理论和频散理论
        2.2.3 便携式生物阻抗的测量方法
    2.3 阻抗特征参数的提取方法
        2.3.1 开关解调方法
        2.3.2 乘法解调方法
        2.3.3 基于参考电阻的数字解调法
    2.4 生物电阻抗测量系统硬件的设计
        2.4.1 正弦信号发生模块设计
        2.4.2 压控恒流源的设计
        2.4.3 调理滤波电路的设计
    2.5 阻抗测量系统软件的设计
        2.5.1 单片机软件设计
        2.5.2 数据采集模块
        2.5.3 阻抗信号分析模块
    2.6 生物阻抗测量系统精度的验证
        2.6.1 压控流源VCCS的性能分析
        2.6.2 阻抗相位差算法的验证
        2.6.3 外界测量条件对系统稳定性的影响
        2.6.4 激励频率对测量结果的影响
    2.7 本章小结
第三章 基于阻抗特性对柑橘汁贮藏期间电特性研究
    3.1 概述
    3.2 试验材料与仪器
        3.2.1 试验材料
        3.2.2 试验试剂与仪器
    3.3 实验内容与方法
        3.3.1 激励电流大小对柑橘汁阻抗的分析
        3.3.2 总酸(可滴定酸)含量分析
        3.3.3 抗坏血酸含量分析
        3.3.4 可溶性固形物含量分析
        3.3.5 激励频率对阻抗特性分析
        3.3.6 复阻抗谱的Cole-Cole图分析
    3.4 结果与分析
        3.4.1 激励电流大小对柑橘汁阻抗的影响
        3.4.2 贮藏时间对柑橘汁总酸度的影响
        3.4.3 贮藏时间对抗坏血酸含量的影响
        3.4.4 贮藏时间对可溶性固形物含量的影响
        3.4.5 激励频率对柑橘汁阻抗特性的影响
        3.4.6 贮藏时间对复阻抗谱的Cole-Cole图的影响
    3.5 本章小结
第四章 基于电场中介质损耗角对柑橘汁菌总落数的研究
    4.1 概述
    4.2 试验材料与仪器
        4.2.1 试验材料
        4.2.2 试验试剂与仪器
    4.3 实验方法
        4.3.1 污染柑橘汁的制备
        4.3.2 菌落总数计数
        4.3.3 温度对于电特性参数的分析
        4.3.4 检测温度对阻抗特性参数的变化率曲线的分析
        4.3.5 激励频率对阻抗特性参数的变化率的分析
        4.3.6 不同菌落总数柑橘汁对阻抗谱影响的分析
        4.3.7 不同菌落总数柑橘汁的阻抗特性参数分析
    4.4 结果与分析
        4.4.1 检测温度对柑橘汁中菌落总数的影响
        4.4.2 检测温度对阻抗特征参数变化率曲线的影响
        4.4.3 激励频率对阻抗特征参数变化率曲线的影响
        4.4.4 不同菌落总数柑橘汁对阻抗谱的影响
        4.4.5 柑橘汁中不同菌落总数对阻抗特性参数的影响
    4.5 小结
第五章 基于感生电动势对柑橘汁菌落总数研究
    5.1 概述
    5.2 试验材料和仪器
        5.2.1 试验材料
        5.2.2 试验试剂与仪器
    5.3 实验内容与方法
        5.3.1 总酸(可滴定酸)含量分析
        5.3.2 抗坏血酸含量分析
        5.3.3 可溶性固形物含量分析
        5.3.4 有效酸度(pH)的测定
        5.3.5 污染柑橘汁的制备
        5.3.6 菌落总数含量分析
        5.3.7 傅里叶红外扫描
        5.3.8 流变特性
    5.4 结果与分析
        5.4.1 橙汁的理化特性
        5.4.2 橙汁的傅立叶红外特性
        5.4.3 测量温度对橙汁流变曲线的影响
        5.4.4 测量温度对橙汁菌落浓度流变曲线的影响
        5.4.5 橙汁菌落浓度对剪切应力流变曲线的影响
        5.4.6 橙汁菌落浓度对流体粘度流变曲线的影响
        5.4.7 橙汁菌落浓度与感生电动势的关系模型
        5.4.8 小结
第六章 结论与讨论
    6.1 主要结论
    6.2 创新之处
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的文章

四、基于虚拟仪器的相位差测量系统(论文参考文献)

  • [1]基于电涡流传感器的数控机床热误差测量系统研究[D]. 尹宗涛. 合肥工业大学, 2020(02)
  • [2]数字化直接线性相位比对与DMTD方法的比较[D]. 王远. 西安电子科技大学, 2020(05)
  • [3]高精度激光自混合测量系统及LabVIEW实现[D]. 孙慧芳. 厦门大学, 2019(07)
  • [4]相位噪声测量技术研究[D]. 薛晨园. 西安电子科技大学, 2019(02)
  • [5]相位噪声和频率稳定度时频域对应关系研究[D]. 冯娜娜. 西安电子科技大学, 2019(04)
  • [6]超高频射频识别定位系统中载波相位测量技术的研究[D]. 李畅. 西安电子科技大学, 2019(02)
  • [7]基于四象限探测器的微位移测量系统设计[D]. 魏小翠. 华中科技大学, 2019(03)
  • [8]相位调制零差干涉纳米位移测量系统仪器化及性能评价[D]. 李尧. 浙江理工大学, 2019(02)
  • [9]数字化多频点频标比对测量系统的研制[D]. 雷浩丹. 西北大学, 2017(04)
  • [10]基于电磁环境柑橘汁电特性研究[D]. 陈璟瑶. 华中农业大学, 2016(05)

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基于虚拟仪器的相位差测量系统
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