基于模擬相關(guān)器的延時測量

1、摘 要模擬相關(guān)器具有無相移、同步性好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，是本文的研究重點。本文首先建立相關(guān)器的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)延時測量原理設(shè)計了模擬相關(guān)器的實現(xiàn)路線。對于延時電路，本文著重討論了電路的控制部分及反饋部分。最后我們還對該系統(tǒng)進(jìn)行了誤差分析。 【關(guān)鍵詞】：模擬；相關(guān)器；延時測量 IAbstractAnalog correlator which is the key to study in this paper has characteristics of nophase shift，good synchronization and swift responseA mathematical model

2、 isstudied and in turn the design route of an analog correlator based on delay detectiontheory The key of the correlator-integrator isdiscussed，the element selection and the characteristics stimulation analyzedWestudy the control part and the feedback part of the delay circuitThe system error isanal

3、yzed and the improvements is suggestedKeywords: rrelator; analog; time delay measurement目 錄摘 要IAbstractII第一章 緒論11.1 課題研究的目的和意義11.2 相關(guān)檢測的概述11.3 本文的主要研究2第二章 相關(guān)器的數(shù)學(xué)原理32.1 模擬積分方式的相關(guān)函數(shù)計算32.2數(shù)字累加方式的相關(guān)函數(shù)計算32.3 延時測量的數(shù)學(xué)原理4第三章 模擬相關(guān)器的延時測量的具體設(shè)計73.1 濾波器部分的實現(xiàn)方案83.1.1 低通濾波器的選用83.1.2 低通濾波器的設(shè)計93.2 模擬相關(guān)器的具體實現(xiàn)113.2.1

4、乘法器電路的實現(xiàn)113.2.2 積分器電路的實現(xiàn)133.3 延時器及其控制系統(tǒng)的實現(xiàn)14第四章 誤差分析164.1模擬相關(guān)器的誤差164.1.1 模擬乘法器的誤差164.1.2 模擬積分器的誤差174.2 延時器及其控制系統(tǒng)的誤差17第五章 總結(jié)18參考文獻(xiàn)19致 謝2019第一章 緒論1.1 課題研究的目的和意義采用光纖進(jìn)行振動信號的采集具有其獨特優(yōu)勢，不過由于光纖分布距離長，造成測點過多，在進(jìn)行信號的處理時更為復(fù)雜。這時在信號的處理過程中引入相關(guān)檢測技術(shù)，通過對采集來的信號進(jìn)行相關(guān)性的判斷，當(dāng)相關(guān)系數(shù)超過某一閾值就可以認(rèn)定為同源信號，通過進(jìn)行相關(guān)的計算可以得到信號的時延差值。然后再根據(jù)時延

5、差值就可以計算出振動點的位置。相關(guān)檢測技術(shù)通過對信號的相關(guān)性進(jìn)行處理計算，在一定程度上可以減少其他信號的干擾，提高檢測的精度，而且可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的監(jiān)測。相關(guān)檢測技術(shù)在實際中應(yīng)用非常廣泛，比較常見的有渡越時間檢測、速度和距離檢測。相關(guān)器通過計算兩個信號的相關(guān)函數(shù)來確定它們的相似性，如果兩個信號同源，那么相關(guān)函數(shù)的峰值點所對應(yīng)的延時就是兩個信號的時差。由于相關(guān)函數(shù)受噪聲的干擾很少，所以計算結(jié)果相當(dāng)準(zhǔn)確，將時差進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換就可以準(zhǔn)確的定位距離了。模擬相關(guān)器在延時測量中具有其獨特的優(yōu)勢。1.2 相關(guān)檢測的概述相關(guān)技術(shù)是對信號進(jìn)行相關(guān)性處理和運算，從而判定信號之間的關(guān)系，是對信號相似程度的衡量。相關(guān)技

6、術(shù)在工程實際中應(yīng)用非常廣泛，而且在解決很過工業(yè)中的問題上具有其獨特的優(yōu)勢。通過進(jìn)行相關(guān)技術(shù)處理，可以將測試信號中的噪聲信號等其他干擾信號進(jìn)行有效的剔除，提高采集信號的信噪比。不過相關(guān)技術(shù)對硬件提出了更高的要求，不過隨著集成電路和計算機(jī)硬件的不斷發(fā)展，相關(guān)檢測技術(shù)的技術(shù)也越來越成熟完善。相關(guān)檢測技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：噪聲中的信號提取，由于確定信號比之于噪聲信號具有更強(qiáng)的相關(guān)性，通過進(jìn)行一系列運算可以有效地從雜亂無章的信號中提取出有用信號，以進(jìn)一步處理；速度檢測，通過設(shè)定兩個固定的測點，其間距離已知，通過信號反射信號的時差可以確定物體的運動速度；系統(tǒng)動態(tài)特性識別，在常見的系統(tǒng)模態(tài)測試中通過進(jìn)行信號

7、相干性的監(jiān)測，可以提高測試結(jié)果的精度，還包括距離檢測、其他領(lǐng)域的一些應(yīng)用等方面?，F(xiàn)在相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，得益于大規(guī)模集成電路和計算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展。英國公司根據(jù)相關(guān)技術(shù)開發(fā)了一種檢漏儀，通過該設(shè)備可以確定管道中是否存在泄漏點以及泄漏點的位置，為管道防護(hù)起到了很大作用。BKian對信號的峰點特征進(jìn)行了研究，并且取得了很好的成果。此外，在光學(xué)上也可以看到相關(guān)技術(shù)的身影。1.3 本文的主要研究論文的重點是采用模擬相關(guān)器進(jìn)行延時測量系統(tǒng)的設(shè)計。首先對相關(guān)檢測技術(shù)進(jìn)行了簡要說明，以及其在巖石測量中的應(yīng)用；然后對相關(guān)器的理論進(jìn)行了進(jìn)一步的說明和探討，作為系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)；在前面理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行了模擬相關(guān)器

8、的具體設(shè)計，也是核心內(nèi)容；最后對系統(tǒng)的誤差來源進(jìn)行了分析，然后結(jié)合相關(guān)知識提出了一定的改良措施。第二章 相關(guān)器的數(shù)學(xué)原理2.1 模擬積分方式的相關(guān)函數(shù)計算對于平穩(wěn)的隨機(jī)信號x(t)和y(t)，其自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)可以按照以式計算：Rx=1T0Tx(t)x(t-)dt(2.1)Rxy=1T0Ty(t)x(t-)dt(2.2)通過式2.1和2.2可以看出，模擬相關(guān)器是進(jìn)行的積分運算，也就是在整個的運算區(qū)間內(nèi)是連續(xù)的。對信息進(jìn)行了全部的處理和計算，并沒有進(jìn)行選擇和舍棄，更好的保留了信息。通過式右端可以看出，積分運算的時間域是連續(xù)的而且是理想情況下是在無限長的范圍內(nèi)進(jìn)行計算以保證精度。不過這受制于

9、實際條件，往往達(dá)不到理想狀態(tài)，所以在工程實際中往往采用的是估計值。通過選取有效的時間段進(jìn)行運算得到估計值，然后通過估計值進(jìn)行信號的進(jìn)一步處理。是2.1中Rx表示的是單一信號在時間域上同自身的相關(guān)性的估計值；而式2.2中的Rxy表示的x(t)和y(t)兩個信號的的互相關(guān)函數(shù)Rxy()的估計值sin(t)dt=cos(t)，不過通過增加積分時間的長度，在一定程度上可以進(jìn)一步降低計算得誤差，使其滿足實際的誤差限值。2.2數(shù)字累加方式的相關(guān)函數(shù)計算模擬積分方式采用的連續(xù)運算的方式，而數(shù)字累加方式通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將連續(xù)信號轉(zhuǎn)變?yōu)榉沁B續(xù)信號，便于進(jìn)行運算，其運算公式為Rx=1Nn=0N-1x(n)x(n-k)

10、(2.3)Rxy=1Nn=0N-1y(n)x(n-k)(2.4)通過對其運算過程分析發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的過程中和運算的過程中都會引入一定的誤差，這對于提高檢測精度是十分不利的。通過對比選用模擬積分的方式進(jìn)行設(shè)計。2.3 延時測量的數(shù)學(xué)原理在本文中，延時測量的應(yīng)用環(huán)境示意圖如圖2.1所示。該圖是本文進(jìn)行模擬相關(guān)器延時測量的基本思路，通過該圖對延時測量的數(shù)學(xué)原理等內(nèi)容進(jìn)行簡要說明。圖2.1延時測量應(yīng)用環(huán)境示意圖光信號在一定長度的光纖中進(jìn)行傳播，如果在某一點對光纖進(jìn)行一定的擾動，該擾動會在光纖中產(chǎn)生一定的振蕩信號，而該信號會作用于光纖中的光信號中，產(chǎn)生調(diào)制作用，引起幅值或是頻率的變化。該調(diào)制信號會

11、與正常傳播的光信號區(qū)別開來，調(diào)制信號在振動點在傳播過程中經(jīng)過不同的路徑到達(dá)信號的接收點。由于信號傳輸?shù)穆窂介L度的不同，接收點接收信號有一定的先后順序，兩次接收之間存在一定的時間差，即兩路信號具有一定的延時特性。而根據(jù)延時的長短，已知兩信號的傳播路徑，就可以根據(jù)時延的大小對振動點進(jìn)行定位。對信號檢測的過程建立簡化模型，通過圖2.2可以看出檢測過程的大體思路。而為了更明確的表示兩路信號波形之間的延時關(guān)系，通過圖2.3對信號延時關(guān)系進(jìn)行了簡單說明。圖2.2系統(tǒng)模型測量圖2.3兩路相似波形之間的延時圖中，x(t)和y(t)是振動點的振動信號沿不同路徑傳播到測點所得到的信號，n1 (t)和n2(t)是外

12、界干擾信號。然后可以根據(jù)相關(guān)理論求得兩信號的相關(guān)函數(shù)Rxy()，然后尋找相關(guān)函數(shù)的極大值，而在極大值點對應(yīng)的時延T，即為兩信號傳播的時間差值D2-D1，通過該差值即可進(jìn)一步確定振動的位置。通過相關(guān)法測量延時，其信號發(fā)生源為同一位置，而且信號特征相同，差別在于傳輸路徑。其測量原理比較簡單，通過相關(guān)函數(shù)的定義即可進(jìn)行說明。而在圖2.3中的兩路信號，可以分別寫作 (假設(shè)信號源所發(fā)出的信號為s(t)x(t)=s(tD1)+n1 (t) (2.3)y(t)=s(tD2)+n2 (t) (2.4)可以得到x(t)和y(t)的互相關(guān)函數(shù)Rxy()為Rxy()=Ex(t-)y(t)=Es(t-D1)+n1(t

13、-)s(t-D2)+n2(t)(2.5)噪聲信號比較復(fù)雜，而其和測試信號的相關(guān)性一般都很低或者是不相關(guān)，而且噪聲只在時間差值為0時，其相關(guān)性達(dá)到最大，為1；而當(dāng)存在一定的延時時，相關(guān)性基本為0。而在本測量過程中，信號的時延差值是不為0 的，所以在測量過程中可以忽略噪聲對信號的影響。通過信號的自相關(guān)函數(shù)可以求得信號的自相關(guān)性的值，而對于延時不為0的信號可以得到表達(dá)式Rs(0)Rs()(2.6)當(dāng)信號存在一定的延時的情況下，其自相關(guān)函數(shù)的值是不會超過延時為0時自相關(guān)函數(shù)的值，而根據(jù)該特性可以較為準(zhǔn)確地確定兩信號之間存在的時間差。其應(yīng)用方式如圖2.4所示。圖2.4 互相關(guān)函數(shù)測量延時假設(shè)兩信號之間的

14、延時為0.5s，計算得到信號的自相關(guān)函數(shù)的值，然后求得兩信號的互相關(guān)函數(shù)的值，函數(shù)值基本上等于自相關(guān)函數(shù)的值時，所對應(yīng)的延時即為信號之間的傳播延時。通過延時差即可得到相關(guān)的距離參數(shù)S1=S-c×/2(2.7)其中c為光纖中光信號的傳播速度。第三章 模擬相關(guān)器的延時測量的具體設(shè)計前文對相關(guān)原理和模型進(jìn)行了簡要說明，在本部分展開對基于模擬相關(guān)器的測量時差的系統(tǒng)的具體設(shè)計。該系統(tǒng)主要有三大部分組成，分別是濾波器、模擬相關(guān)器、延時器及其反饋系統(tǒng)。該系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖3.所示。圖3.1 系統(tǒng)示意圖濾波器是信號的前處理階段，首先對信號進(jìn)行初步的處理，在該系統(tǒng)中有用信號的振動頻率范圍是5Hz-3K

15、Hz，其他頻段的信號對測量意義不大，通過濾波器的處理既可以提高測量精度，又可以降低信號處理的工作量和復(fù)雜程度。而且噪聲的干擾信號也可以通過濾波器進(jìn)行有效的消除，所以在信號處理前進(jìn)行合理濾波是很有必要的。模擬相關(guān)器是信號處理的核心模塊，主要包括模擬乘法器和積分器。該部分對兩路信號進(jìn)行信號相關(guān)函數(shù)的運算，然后輸出信號相關(guān)函數(shù)的值，進(jìn)一步通過對函數(shù)的處理即可確定兩路信號之間的時延差值。在測量過程中是通過對先到達(dá)的信號進(jìn)行一定的處理，通過對其進(jìn)行延時處理和后到達(dá)的信號進(jìn)行相關(guān)性運算。在延時過程中的問題是如何確定延時的大小，所以需要在系統(tǒng)中引入閉環(huán)反饋系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)對時延的大小進(jìn)行不斷的調(diào)整。當(dāng)調(diào)整

16、信號的相關(guān)函數(shù)達(dá)到極值時，即可確定兩信號之間的延時差值。然后取出該差值，通過進(jìn)一步的計算即可確定了震蕩點的位置。這就是延時器及其反饋系統(tǒng)的主要功能。3.1 濾波器部分的實現(xiàn)方案系統(tǒng)針對的信號的頻率范圍一般是5Hz-3KHz，而信號在進(jìn)行借條處理的過程中會引入高頻成分，而實際有用信號未在高頻成分中，所以要通過低通濾波器對其進(jìn)行過濾。在這里我們選用的橢圓低通濾波器。3.1.1 低通濾波器的選用勢和不足之處。(a) 五階Butterworth濾波器(b) 五階Chebyshev濾波器圖3.2 五階低通濾波器比較在本處理中對信號的濾波處理要求不高，在處理過程中盡可能簡便和具備較低的階數(shù)，通過分析發(fā)現(xiàn)橢

17、圓濾波器可以很好的滿足該條件，所以采用橢圓濾波器進(jìn)行濾波器的設(shè)計。3.1.2 低通濾波器的設(shè)計橢圓濾波器的傳輸函數(shù)(歸一的)為：HS=Ki=1m(S2+ai)Sn+bn-1Sn-1+bn-2Sn-2+b1S+b0, (S=s/0)(3.1)圖3.3為典型的低通橢圓濾波器幅頻特性曲線。圖3.3 橢圓濾波器的相應(yīng)及各參數(shù)意義圖中標(biāo)明了各參數(shù)的意義。其中p稱為拐角頻率，p之前為通帶；s稱為阻帶頻率，s之后為阻帶。過渡比定義為s/p，是橢圓濾波器的一個重要參數(shù)。s/p越接近于1，過渡得越陡峭，過渡性能約好。橢圓濾波器的設(shè)計一般都是根據(jù)制好的表格和一定的電路參數(shù)要求(如通帶紋波，阻帶紋波等)，選擇合適的

18、多項式系數(shù)。MAX294應(yīng)用方便簡單，是一種非常實用的八階低通橢圓濾波器。在使用過程中，該濾波器的特性參數(shù)已經(jīng)完成了設(shè)定，我們根據(jù)需要確定合理的時鐘頻率然后完成設(shè)定即可。設(shè)定好頻率，然后內(nèi)部的芯片會進(jìn)行處理運算得到特性曲線的轉(zhuǎn)折頻率，在該設(shè)備中兩頻率的比值為100，即將時間頻率設(shè)定為nHz，得到的轉(zhuǎn)折頻率是n/100。時鐘頻率的設(shè)定可以通過內(nèi)部時鐘和外部時鐘兩種方式。振蕩周期與外接電容關(guān)系如圖3.4所示。fosckHz=1053Cosc(pF)(3.2)圖3.4 振蕩周期與外接電容關(guān)系在本系統(tǒng)的搭建中，需要達(dá)到3kHz截止頻率的要求，通過式3.2可以得到需要的外結(jié)電容值為11nF。采用MAX2

19、94 進(jìn)行了8階低通濾波電路的設(shè)計，如圖3.5所示，該電路滿足3KHz截止頻率的要求，性能具有一定的優(yōu)勢，而且在實現(xiàn)方式上非常簡單。圖3.5截止頻率為3kHz的低通濾波器設(shè)計3.2 模擬相關(guān)器的具體實現(xiàn)在模擬相關(guān)器中要完成信號的相乘和積分運算，實現(xiàn)兩部分功能的分別是模擬乘法器和積分器。信號輸入模擬相關(guān)器，乘法器進(jìn)行信號的相乘運算，得到的波形輸入到積分器中完成積分運算，最后得到的波形反映了相關(guān)函數(shù)的大小。圖3.6為模擬相關(guān)器的方案圖，然后根據(jù)方案圖分別完成了乘法器和積分器的設(shè)計。圖3.6 模擬相關(guān)器方案圖3.2.1 乘法器電路的實現(xiàn)在本設(shè)計中采用的BG314集成模擬乘法器，其外接電路如圖3.7所

20、示。圖3.7 BG314的外接電路根據(jù)電路分析可以求得輸出電壓的表達(dá)式為u0=kuxuy(3.3)其中k為乘法器的增益系數(shù)，其表達(dá)式為k=2RcIoxRxRy(3.4)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析：根據(jù)式3.4可以看出當(dāng)Rx和Ry的電阻值達(dá)到一定的限值，即可以認(rèn)為k是常數(shù)，輸出電壓可以看作輸入電壓相乘的結(jié)果，接近理想條件。而且該乘法器可以在四個象限內(nèi)正常工作，所以對輸入電壓的要求較低，即使輸入電壓出現(xiàn)了的一定的問題，電路仍不至于損壞，可靠性較好。此外系統(tǒng)的k值可以通過電流的方式做出調(diào)整，而且不受溫度變化的影響，所以即使外界溫度發(fā)生變化，也不影響電路的正常性能，穩(wěn)定性較好。理論上講，允許的輸入信號電壓的極限值為

21、uimax<IoxRx。外部電路參數(shù)確定：恒流源偏置電阻R3和R13的大小可以通過式3.5確定R3=R13=VEE-0.7VIox-500(3.5)反饋電阻的值可以通過式3.6得到大致的范圍Rx=Ry=Uxmax23Iox(3.6)負(fù)載電阻Rc的值可以根據(jù)式3.4進(jìn)行計算，R1可以通過式3.7進(jìn)行估算R1=Vcc-(uxmax+3V+0.7V)2Iox(3.7)實際電路存在一定的不對稱性，通過引入調(diào)零電路對電路定位輸入和輸出電壓進(jìn)行補(bǔ)償，得到的電路如圖3.8 所示。圖中，運算放大器接成單位增益放大器，微調(diào)25k電位器可補(bǔ)償輸出失調(diào)電壓，而它本身又可以起到將模擬乘法器的雙端輸出變?yōu)閱味溯敵?/p>

22、的作用。圖3.8 乘法器實際應(yīng)用電路3.2.2 積分器電路的實現(xiàn)積分電路是對乘法器輸出的波形進(jìn)行積分運算，運算完成得到的波形即為相關(guān)函數(shù)的顯示。在積分器的實現(xiàn)方式上主要有兩種，分別是有源積分器和無源積分器，其相應(yīng)的電路原理圖分別如圖3.9和圖3.10所示。圖3.9 有源積分器 圖3.10 無源積分器有源積分電路的運算精度要高于無源積分電路，所以在設(shè)計過程中選用的是有源積分電路，進(jìn)一步選擇了應(yīng)用比較廣泛的反向積分器進(jìn)行了電路的設(shè)計。在積分時間的選取上為了提高精度同時考慮到硬件環(huán)境和實際信號之間的協(xié)調(diào)，最終選擇積分時間為=0.1s。電阻R和電容C的取值分別是100k和0.1F。靜態(tài)平衡電阻的電阻值

23、和電阻R的值相同。為了減小運放參數(shù)對積分電路輸出電壓的影響，我們選擇了輸入失調(diào)參數(shù)(UIO、IIO、IB)小，開環(huán)增益(huo)和增益帶寬積大，輸入電阻高的集成運算放大器OP07。積分器的電路如下圖3.11所示。圖3.11 積分器的實際電路3.3 延時器及其控制系統(tǒng)的實現(xiàn)延時器即其控制系統(tǒng)主要由延時器，控制器和反饋系統(tǒng)組成，從圖3.1中我們也可以看出這三個部分的關(guān)系，即控制器控制延時器延時的大小，使其由小到大不斷變化，同時接受從反饋系統(tǒng)傳來相關(guān)函數(shù)的信息。當(dāng)相關(guān)函數(shù)達(dá)到最大時，控制器便確定了延時差的大小。在設(shè)計過程中，我們?yōu)榱饲蟪鰞陕沸盘柕难訒r差，必須不斷改變延時的大小，即所選用的延時器件延時

24、的大小必須是可控的。當(dāng)兩路信號的相關(guān)函數(shù)達(dá)到最大時，就可以根據(jù)脈沖信號的寬度來確定這兩路信號的延時差，進(jìn)一步計算出信號發(fā)生點的位置?？刂葡到y(tǒng)主要由環(huán)狀脈沖信號發(fā)生器和單片機(jī)AT89C52組成。環(huán)狀信號發(fā)生器用于產(chǎn)生控制延時器的脈沖信號，其輸出的脈沖寬度不斷變化。單片機(jī)需要控制環(huán)狀信號發(fā)生器產(chǎn)生寬度不同的脈沖，進(jìn)而控制延時的大小。同時它還要接受來自相關(guān)器的反饋信號，以確定正確的脈沖寬度。反饋系統(tǒng)的作用在于，當(dāng)相關(guān)函數(shù)達(dá)到最大值時，向單片機(jī)發(fā)送中斷信號，從而確定延時差的大小。第四章 誤差分析相關(guān)器的誤差大致可以分為以下三種：設(shè)備誤差。測量過程中使用的設(shè)備本身是存在一定的誤差的，這受制于設(shè)備本身，在

25、實驗過程中是不可避免的。在本系統(tǒng)中所使用的模擬乘法電路中，相乘運算過程中存在一定的偏差，而且也會存在零點漂移的問題，這些都可以歸類為實驗設(shè)備引起的誤差。方法誤差。這是實驗所采用的測量方法帶來的誤差，取決于測量方法本身。這造成的實驗結(jié)果往往存在一定的差值，而且測量值往往是整體大于或小于真實值或是反映在數(shù)學(xué)期望上的差值。該誤差可以通過對測量放啊進(jìn)行改進(jìn)的方式進(jìn)行一定的減小。隨機(jī)誤差。隨機(jī)誤差廣泛的存在于實驗過程中，在實驗過程中隨機(jī)誤差是不可避免的。通過有限的測量時間進(jìn)行運算，不可避免的會引入誤差。我們是用時間平均去代替概率平均，而且時間平均都是取有限時間。因而測量結(jié)果是一個隨機(jī)變量。我們就是拿這樣

26、一個隨機(jī)變量取估計相關(guān)函數(shù)。一般可用方差來衡量這種誤差。4.1模擬相關(guān)器的誤差模擬相關(guān)器中的硬件，也就是實驗設(shè)備本身引起的誤差是比較大的，而方法誤差和隨機(jī)誤差相對而言比較小。下面主要就設(shè)備誤差進(jìn)行分析。對測量設(shè)備的誤差主要是分析模擬乘法器和模擬積分器的誤差，在分析的過程中發(fā)現(xiàn)兩者都存在一定的靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差，下面進(jìn)行簡要分析。4.1.1 模擬乘法器的誤差模擬乘法器的輸出特性方程為UO=(K±K)UX±UX10UY±UY10±UNL(4.1)其中增益系數(shù)的誤差可以通過調(diào)節(jié)恒流源進(jìn)行有效的減少，UX10和UY10分別為對應(yīng)通道的不對稱性而形成的失調(diào)電壓，U

27、NL是和負(fù)載相關(guān)的輸入失調(diào)電壓電壓，同時也可由系統(tǒng)的非線性引起。由于各部分存在一定的誤差會影響測量的精度，所以在芯片外要對電壓進(jìn)行調(diào)零，這一功能可以通過調(diào)0電路實現(xiàn)。同時由于輸入電壓的不確定性，是系統(tǒng)呈現(xiàn)非線性特性，會引起一定的動態(tài)誤差。4.1.2 模擬積分器的誤差運算放大器的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流和開環(huán)增益都會對模擬積分器產(chǎn)生影響，帶來一定的誤差。4.2 延時器及其控制系統(tǒng)的誤差由于最終延時差的大小是由延時器及其控制系統(tǒng)求出的，這個過程本身也存在著誤差。延時器的時間增量的大小決定著最終測得延時的精度，時間增量越小，頻率越高，所得到的延時結(jié)果的測量精度越高，但是同時帶來的問題是對硬件的損耗

28、。延時器的另一誤差是反饋信號的傳輸延時，在得到互相關(guān)函數(shù)的波形后對其進(jìn)行檢測然后反饋到延時器中，在反饋過程中存在一定的延時誤差。從信號發(fā)出到單片機(jī)的動作產(chǎn)生的延時小于延時器的時間增量，設(shè)該延時大小為，則的值最終會影響到定位精度。第五章 總結(jié)本文采用相關(guān)模擬器進(jìn)行了延時測量系統(tǒng)的搭建，以延時測量的數(shù)學(xué)模型為理論依據(jù)，完成了整體方案的設(shè)計，然后對濾波器、模擬相關(guān)器和延時器及其控制系統(tǒng)進(jìn)行了具體設(shè)計，并且對存在的誤差進(jìn)行了分析。在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)模擬相關(guān)器在延時測量方面具有其獨特的優(yōu)勢，對其在測量中的各種應(yīng)用有了更多的理解。在設(shè)計過程中我對相關(guān)模擬器的原理有了更深入的認(rèn)識，而且電路設(shè)計和搭建水平有了一定的提高，在設(shè)計過程中我收獲了很多。參考文獻(xiàn)1陳方涵. 小波理論在光學(xué)相關(guān)探測中的研究與應(yīng)用D.長春理工大學(xué),2011.2王新彪. Ka波段模擬型全極化微波輻射計研究D.中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）,2011.3王新彪,劉璟怡,李靖,姜景山. 模擬復(fù)相關(guān)器研制及其性能測試J. 遙感技術(shù)與應(yīng)用,201