基于嵌入仿真技术微小电阻测量方法研究

论文摘要

由于微弱信号本身的幅度过小，再加上噪声信号的干扰，很可能造成微弱信号本身被淹没，所以想要将微弱信号精确的检测出来是十分困难的。但是微弱信号的高精确检测技术应用十分广泛，如：科研、工程制造、航空航天、军事、医学等领域都存在着各种微弱信号。而且微弱的电压信号所受到的干扰因素更多，检测起来更加困难。因此研究如果提高微弱信号测量精度的测量方法意义重大。本文设计的硬件部分采用两块AT89S52单片机分别设计了微小电阻测量模块和程控译码模块。围绕这两个模块还设计了恒流源控制系统、采样信号数据处理系统、显示模块、电子多路开关模块、译码系统等。其中恒流源控制系统将满足测量电流所需的各种要求，如：电流大小可调（01A）且电流方向可控。而电子多路开关模块配合译码系统将可以满足程控自动测量所需要的36路通道变换检测。微小电阻测量模块主要分析了微小电阻测量的方法，讨论了如何减小测量中的误差和电阻四线制的测量方法；同时分析了微小电阻测量的数据采集与处理，包括电源控制和数据采集都进行了系统的讨论。而程控译码模块主要分析设计了36通道的多路电子开关和与其配套的译码系统还有通信串口扩展，使得程控译码模块既可以与微小电阻测量模块进行数据通信还可以与上位机之间进行数据通信。自动测量的上位机软件主要使用Microsoft Visual C++开发，软件主要包括测量位置的编码设计、串口通信设计、数据库设计等。在研究方式上，本文分析多种误差来源，测试其干扰状况，尽量补偿或消除这些误差，对提出的设计方法进行分析研究和优化。并利用嵌入式仿真技术对四线法测量电路系统进行系统辨识，采用遗传算法对整个测量系统进行仿真测量与参数寻优。最后通过遗传算法的参数寻优和仿真实验的结果，证明了该方法的有效性并且具有较高的测量精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 微小电阻测量的发展现状
• 1.3 本论文的研究内容
• 1.4 本论文的结构安排
• 第二章 遗传算法与仿真测量技术的发展
• 2.1 遗传算法的发展
• 2.1.1 遗传算法的介绍
• 2.1.2 遗传算法的基本思想
• 2.1.3 遗传算法的优点与缺点
• 2.1.4 遗传算法的基本操作及计算步骤
• 2.2 仿真技术的发展
• 2.3 本章小结
• 第三章 程控自动测量系统的硬件部分设计
• 3.1 微小电阻测量方法分析
• 3.1.1 测量方式的分析
• 3.1.2 减小测量中的误差
• 3.1.3 四线制测量方法的改进
• 3.1.4 工频干扰信号的抑制
• 3.2 微小电阻测量系统的硬件模块设计
• 3.2.1 硬件系统组成
• 3.2.2 放大倍数的选取
• 3.2.3 单级放大倍数的选取
• 3.2.4 分阶段放大的设计
• 3.2.5 饱和判定
• 3.2.6 测试用恒流源的设计
• 3.3 系统误差分析
• 3.3.1 误差的消除方法
• 3.4 程控自动化测量模块的设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 测量系统的软件模块化分析与详细设计
• 4.1 主体程序模块化结构
• 4.2 电源控制模块
• 4.3 数据采集模块
• 4.4 采集数据处理模块
• 4.5 数据显示模块
• 4.6 定时器复位模块
• 4.7 程控自动化测量程序
• 4.7.1 上位机程序
• 4.7.2 下位机程序
• 4.8 本章小结
• 第五章 实验结果与仿真验证
• 5.1 硬件实体照片和软件界面
• 5.2 仿真实验的参数确定
• 5.3 仿真实验过程与结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文情况
• 致谢
• 附录