基于FPGA的高精度測(cè)時(shí)平臺(tái)設(shè)計(jì).pdf

1、時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)(簡(jiǎn)稱:測(cè)時(shí)技術(shù))在定位導(dǎo)航、精密測(cè)量等多個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮著不可或缺的重要作用。隨著“建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略目標(biāo)的提出,海洋工程備受矚目,應(yīng)用于海底管道液體流量監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的超聲波流量計(jì)是現(xiàn)今水聲技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一,而測(cè)時(shí)技術(shù)正是其中一類流量計(jì)—時(shí)差法超聲波流量計(jì)的“靈魂”,測(cè)時(shí)方法的準(zhǔn)確度基本決定了流量計(jì)的整體測(cè)量精度。因此,對(duì)于測(cè)時(shí)技術(shù)的研究和創(chuàng)新具有理論意義和實(shí)用前景。
　　本文以時(shí)差法超聲波流量計(jì)研制為背景,設(shè)計(jì)基于

2、FPGA的高精度測(cè)時(shí)平臺(tái)(簡(jiǎn)稱:測(cè)時(shí)平臺(tái))。在深入研究了目前幾種測(cè)時(shí)精度較高的方法后,本文以量化時(shí)延理論為基礎(chǔ),創(chuàng)新地將抽頭延遲線法與循環(huán)延遲鏈法相結(jié)合,提出了一種基于FPGA的高精度測(cè)時(shí)新方法,旨在提高測(cè)時(shí)精度并拓寬測(cè)時(shí)范圍。
　　本測(cè)時(shí)平臺(tái)由信號(hào)整形模塊和基于FPGA的高精度測(cè)時(shí)模塊兩部分組成:信號(hào)整形模塊選用轉(zhuǎn)換速率快、精度高的AD8612比較器芯片,針對(duì)時(shí)差法超聲波流量計(jì)中換能器的發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)分別設(shè)計(jì)電路,實(shí)現(xiàn)了將發(fā)

3、射和接收兩個(gè)信號(hào)分別整形為規(guī)則持續(xù)高電平信號(hào)的功能;基于FPGA的高精度測(cè)時(shí)模塊是本測(cè)時(shí)平臺(tái)的核心部分,設(shè)計(jì)時(shí),由于FPGA內(nèi)部邏輯單元LE(Element Logic)具備延時(shí)小而準(zhǔn)確、可控性強(qiáng)等優(yōu)秀特性,本模塊利用QuartusII軟件中底層編輯、邏輯鎖定及反標(biāo)注等功能,創(chuàng)新地將LE構(gòu)造為測(cè)時(shí)新方法中的延時(shí)單元,使本測(cè)時(shí)平臺(tái)的測(cè)時(shí)精度達(dá)到幾百皮秒,然后將若干延時(shí)單元串接起來(lái)就會(huì)形成一條延遲鏈,通過(guò)邏輯設(shè)計(jì)使信號(hào)在這條延遲鏈中循環(huán)并振