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基于鉴相鉴频器和真有效值转换器的高精度相位差测量方法与电路  
 【申请号】  CN201910153726.1  【申请日】  2019-03-01
 【公开号】  CN109765427A  【公开日】  2019-05-17
 【申请人】  山东交通学院  【地址】  250023 山东省济南市天桥区交校路5号
 【共同申请人】  
 【发明人】  司朝良;张广渊;钟凌惠
 【国际申请】    【国际公布】  
 【进入国家日期】  
 【专利代理机构】    【代理人】  
 【分案原申请号】  
 【国省代码】  37
 【摘要】  本发明属于电子测量技术领域,具体涉及一种基于集成鉴相鉴频器和真有效值转换器的高精度相位差测量方法和电路。本发明通过耦合与直流偏置电路的调节,利用高速比较器对两路被测信号分别进行整形,整形后的两路信号再由集成鉴相鉴频器比相,然后在微控制器的控制下,借助于继电器的切换,利用真有效值转换器和A/D转换器的转换,由微控制器测算得到准确的相位差参数,测量结果精度高。
 【主权项】  1.基于鉴相鉴频器和真有效值转换器的高精度相位差测量方法,其特征在于,包括以下步骤:a.选取一个PECL集成鉴相鉴频器,设其两个脉冲输入端分别为R、V;选取四个同型号转换型直流继电器J1(1)、J2(2)、J3(3)、J4(4);b.将两路待测输入信号中的一路从输入1端子引入,经过第一耦合与直流偏置电路,输入到第一PECL比较器的一个输入端,第一PECL比较器的另一个输入端接固定电平,第一PECL比较器的输出连接到PECL集成鉴相鉴频器的输入端R;待测输入信号中的另一路从输入2端子引入,经过第二耦合与直流偏置电路,输入到第二PECL比较器的一个输入端,第二PECL比较器的另一个输入端接固定电平,第二PECL比较器的输出连接到PECL集成鉴相鉴频器的输入端V;c.所述PECL集成鉴相鉴频器的输出端U接到继电器J1(1)的中间触点Z1,继电器J1(1)的常闭触点B1连接到继电器J2(2)的常闭触点B2,继电器J1(1)的常开触点A1经过隔直流电容C2连接到第一真有效值转换器的输入端,第一真有效值转换器的输出端连接到继电器J2(2)的常开触点A2,继电器J2(2)的中间触点Z2连接到第一A/D转换器的模拟电压输入端;d.所述PECL集成鉴相鉴频器的另一个输出端接到继电器J3(3)的中间触点Z3,继电器J3(3)的常闭触点B3连接到继电器J4(4)的常闭触点B4,继电器J3(3)的常开触点A3经过隔直流电容C3连接到第二真有效值转换器的输入端,第二真有效值转换器的输出端连接到继电器J4(4)的常开触点A4,继电器J4(4)的中间触点Z4连接到第二A/D转换器的模拟电压输入端;e.选取一个微控制器MCU,通过继电器控制电路控制继电器J1(1)、J2(2)、J3(3)、J4(4)的触点切换,并对第一A/D转换器和第二A/D转换器的输出数字量进行测算;f.将一个频率为1kHz的已知标准正弦波信号同时加到所述输入1端子和输入2端子,MCU控制继电器J1(1)的中间触点Z1与常闭触点B1连通、继电器J2(2)的中间触点Z2与常闭触点B2连通、继电器J3(3)的中间触点Z3与常闭触点B3连通、继电器J4(4)的中间触点Z4与常闭触点B4连通,使得所述集成鉴相鉴频器U端输出的低电平电压送到第一A/D转换器的模拟电压输入端,所述集成鉴相鉴频器端输出的高电平电压送到第二A/D转换器的模拟电压输入端;MCU将第一A/D转换器输出的数字量换算成电压值,并记录此低电平电压UL;MCU将第二A/D转换器输出的数字量换算成电压值,并记录此高电平电压UH;MCU根据公式Um=UH-UL计算得到所述集成鉴相鉴频器输出鉴相脉冲的幅值Um;g.将两路待测信号分别从所述输入1端子和输入2端子引入,MCU控制继电器J1(1)的中间触点Z1与常闭触点B1连通、继电器J2(2)的中间触点Z2与常闭触点B2连通、继电器J3(3)的中间触点Z3与常闭触点B3连通、继电器J4(4)的中间触点Z4与常闭触点B4连通,MCU读取第一A/D转换器输出的数字量,换算成电压值,经过3或3以上次数的读取与换算,如果每次得到的电压值都相同并与所述低电平电压UL相同;MCU再读取第二A/D转换器输出的数字量,换算成电压值,经过3或3以上次数的读取与换算,如果每次得到的电压值都相同并与所述高电平电压UH相同,则MCU判断两路待测信号相位差θ为零;h.在步骤g中,如果MCU多次读取并换算出的第一A/D转换器输出电压值都相同并与所述高电平电压UH相同,而MCU多次读取并换算出的第二A/D转换器输出电压值都相同并与所述低电平电压UL相同,则MCU判断两路待测信号相位差θ为π;i.在步骤g中,如果MCU多次读取并换算出的第一A/D转换器输出电压值是变化的,则MCU控制继电器J1(1)的中间触点Z1与常开触点A1吸合、继电器J2(2)的中间触点Z2与常开触点A2吸合、继电器J3(3)的中间触点Z3与常闭触点B3连通、继电器J4(4)的中间触点Z4与常闭触点B4连通;MCU再读取第一A/D转换器输出的数字量,并换算成电压值,此电压值即为所述集成鉴相鉴频器U端输出的相位差脉冲电压有效值U1,MCU记录此电压有效值U1,并判断所述输入1端子引入的信号相位超前所述输入2端子引入的信号相位;MCU根据下述公式计算得到两路待测信号的相位差θ:j.在步骤g中,如果MCU多次读取并换算出的第二A/D转换器输出电压值是变化的,则MCU控制继电器J1(1)的中间触点Z1与常闭触点B1连通、继电器J2(2)的中间触点Z2与常闭触点B2连通、继电器J3(3)的中间触点Z3与常开触点A3吸合、继电器J4(4)的中间触点Z4与常开触点A4吸合;MCU再读取第二A/D转换器输出的数字量,并换算成电压值,此电压值即为所述集成鉴相鉴频器端输出的相位差脉冲电压有效值U2,MCU记录此电压有效值U2,并判断所述输入1端子引入的信号相位滞后所述输入2端子引入的信号相位;MCU根据下述公式计算得到两路待测信号的相位差θ:公式中的负号表示所述输入1端子引入的信号相位滞后所述输入2端子引入的信号相位;k.MCU将计算的相位差结果输出到显示器显示。
 【页数】  13
 【主分类号】  G01R25/00
 【专利分类号】  G01R25/00
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