谐振高压传感器信号的高精度测量

谐振高压传感器信号的高精度测量

曹　鑫　周　严

（南京理工大学机械工程学院）

摘要：差分谐振式高电压传感器的测量精度与后续频率测量电路的性能密切相关，而传统的谐振式传感器频率测量电路普遍存在精度和分辨率不高、响应速度慢以及携带不便等问题，针对这些问题，设计了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的高精度测频电路。该测频电路主体基于脉冲计数原理，同时利用Xilinx FPGA内的CARRY4延时单元构造TDC（时间数字转换器）电路测量闸门边界与基准时钟边沿之间的微小时间间隔，克服了传统频率计中脉冲计数多记、漏记一个脉冲的问题，大大提高了频率测量的分辨率和精度。此外，为保证TDC电路工作稳定可靠，专门设计了校准电路对TDC延时链中的每个CARRY4单元定时进行在线校准。经实验测试表明，该测频方案技术指标足以满足谐振传感器的使用需求，具有较好的应用前景。

关键词：谐振式传感器；CARRY4；TDC；FPGA；校准电路