基于FPGA的高精度測時平臺設(shè)計.pdf

1、時間間隔測量技術(shù)(簡稱:測時技術(shù))在定位導(dǎo)航、精密測量等多個領(lǐng)域中發(fā)揮著不可或缺的重要作用。隨著“建設(shè)海洋強國”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)測等領(lǐng)域的超聲波流量計是現(xiàn)今水聲技術(shù)研究的熱點之一,而測時技術(shù)正是其中一類流量計—時差法超聲波流量計的“靈魂”,測時方法的準(zhǔn)確度基本決定了流量計的整體測量精度。因此,對于測時技術(shù)的研究和創(chuàng)新具有理論意義和實用前景。
　　本文以時差法超聲波流量計研制為背景,設(shè)計基于

2、FPGA的高精度測時平臺(簡稱:測時平臺)。在深入研究了目前幾種測時精度較高的方法后,本文以量化時延理論為基礎(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的高精度測時新方法,旨在提高測時精度并拓寬測時范圍。
　　本測時平臺由信號整形模塊和基于FPGA的高精度測時模塊兩部分組成:信號整形模塊選用轉(zhuǎn)換速率快、精度高的AD8612比較器芯片,針對時差法超聲波流量計中換能器的發(fā)射信號和接收信號分別設(shè)計電路,實現(xiàn)了將發(fā)

3、射和接收兩個信號分別整形為規(guī)則持續(xù)高電平信號的功能;基于FPGA的高精度測時模塊是本測時平臺的核心部分,設(shè)計時,由于FPGA內(nèi)部邏輯單元LE(Element Logic)具備延時小而準(zhǔn)確、可控性強等優(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)造為測時新方法中的延時單元,使本測時平臺的測時精度達(dá)到幾百皮秒,然后將若干延時單元串接起來就會形成一條延遲鏈,通過邏輯設(shè)計使信號在這條延遲鏈中循環(huán)并振