摘要：测距精度是相位式激光测距系统的重要指标之一。为了提高测距精度,采用欠采样方法和全相位fft(all-phase fft, apfft)算法设计了鉴相电路,使用卡尔曼(Kalman)滤波提高了测量数据的稳定性。根据欠采样谱分析鉴相原理,仿真分析了在不同采样频率和不同信号频率下的鉴相精度,对比了基于欠采样的fft鉴相法和apfft鉴相法在高斯白噪声、频率偏移等因素影响下的鉴相性能。仿真结果表明,欠采样不会影响鉴相精度,并且欠采样apfft鉴相法的鉴相精度优于欠采样fft鉴相法。进行了鉴相性能的实验验证,实验数据表明,当采样频率为100 MHz、信号调制频率为201 MHz时,apfft鉴相精度为0.134°,卡尔曼滤波后鉴相精度优于0.023°,测距精度可达0.20 mm。因此,基于Kalman滤波的欠采样apfft鉴相法具有精度高、抗干扰能力强等优点,在相位式激光测距系统中具有重要的应用价值。

摘要：文中提出了一种基于DSP的高精度数字频率计设计方案。该方法采用高性能DSP芯片TMS320VC5402为处理核心,利用全相位fft算法,对被测信号的频率进行计算并修正,最后以数字形式由LCD实时显示被测信号的频率值。进行信号频率测量实验,结果表明频率的测量相对误差小于0.5%,精度较高,能够满足高精度测量需要。

摘要：设计了一种基于SOPC技术高精度全相位fft相位差测量系统。该系统利用全相位fft的思想,以SOPC系统作为相位差测量系统的信号处理和控制的核心,其设计方法是基于一种系统级电路,通过Quartus II和SOPC Build-er实现对此系统的定制。本系统测量精度高,实际测量的精度达到了3.9×10-3以上。通过定量分析量化噪声对相位差测量性能的影响,推导出了全相位fft相位差测量方法的理论公式。测试结果表明此系统抗干扰性强。

摘要：针对传统相位差测量系统路结构复杂、精度低的缺点,文章提出了基于SOPC全相位fft相位差测量方法。其基本思想是,利用全相位fft的思想,通过SOPC系统实现整个测量系统的信号处理。SOPC系统的定制主要通过软件SOPC Builder实现,文章对全相位fft测相差的基本理论进行了推导,最后还进行了误差分析。测试结果表明,此系统的测量精度可以达到3.9×10^(-3)。

摘要：基于常规fft时移相位差测频方法由于频谱泄漏的影响使得测频精度不高,且抗噪性能不好。采用具有初相不变特性的APfft(全相位快速傅里叶变换)算法,结合实际工程应用要求,设计、仿真并在FPGA平台上实现了一种高精度的时移相位差频率测量方案。在MATLAB环境下的功能模拟和性能仿真,以及最终在FPGA平台实际检测的结果表明,该方案能有效克服频率泄漏对相位差测量的影响,测频精度高,抗噪性能强,并且具有测频绝对精度在大倍频程的测量频段内基本保持不变的优点(实例,绝对精度优于1Hz@1kHz～3600kHz),具有很高的工程应用价值。

摘要：针对军用和民用工程领域信号相位差测量的需要,基于全相位测量理论,使用ARM公司的高性能32Bit CortexM32内核处理器STM32F103,设计并制作了一个低成本,结构简单,处理速度快而有效的相位差测量系统,通过采样了127个点,处理后做64个点的fft,实现了信号相位差的测量。测试结果表明有效分辨精度为1度。

摘要：传统的fft测相方法,若不采取一些繁复的补偿和修正措施,只有在满足信号频率为频率分辨率整数倍的条件下才有意义,而这个制约条件在实际工程应用中往往难以满足。基于全相位fft(apfft)的思想,结合实际工程应用要求,设计并在FPGA平台上实现了1种高精度相位检测系统。在MATLAB环境下的功能模拟和性能仿真,以及在FPGA平台上的实际测试结果表明,该精密测相系统突破制约条件,实际测相绝对精度优于5×10-3(°),具有很高的实际工程应用价值。

摘要：为实现高速、高精度相位式激光测距鉴相,根据数字相关法、数字同步解调法、频域数字鉴相法和全相位fft法的鉴相原理,基于仿真考察了在白噪声、频率偏移等因素影响下的鉴相性能。仿真结果证明,在高速测量下(500 kHz),全相位fft法优于其他方法。为应用于高精度相位式激光测距原理样机,设计全相位fft法的FPGA信号处理方案,利用傅里叶变换共轭对称性从而实现了高速实时鉴相。实验数据表明:在500 kHz测距速率下,信噪比为40 dB,频率偏移0.01时,鉴相精度为0.09°;调制频率为100 MHz时,测距精度为0.38 mm。因此,全相位fft鉴相法适用于高速、高精度相位差测量,提出的实现方案具有实际意义。

摘要：研究设计基于高速环形振荡器的皮秒量级事件计时器。利用代表事件的信号上升沿去触发高速环形振荡器,产生与事件同步的时钟脉冲信号,对正弦参考信号采样,再通过全相位fft算法处理,大幅提高事件计时测量的精度。实验结果表明,在正弦参考信号中心频率f=10 MHz,全相位fft运算点数N=8192,ADC的量化位数b=14 bits,采样频率f=140 MHz的情况下,事件计时器能够获得约3.16 ps rms的单次测量精度,时间稳定性优于±0.31 ps/h,实验结果与基于理论分析的误差范围一致,达到皮秒量级事件计时测量。

摘要：针对传统相位差法超声流量计在相位测量中易受外界干扰、准确度低的问题,提出了一种基于全相位快速傅立叶变换算法的超声波流量计相位检测方法。该方法由PLL时钟发生器产生两个频率相近的正弦信号分别用于激励与混频,并通过差频技术将混频后的参考信号与回波目标信号的相位信息从高频处理为低频信号,再由16位ADC对信号同步采样,超声波采样信号通过全相位预处理后进行fft计算,得到准确的相位结果。同时,对比分析了全相位fft的抗干扰性和采样频率对相位测量精度的影响,并将设计的电路应用于超声波液体流量测量,最终实验结果表明超声波流量计样机的测量误差优于1%,测量量程比为160∶1。