[實(shí)用新型]基于同步鎖相和半波預(yù)估的任意波形測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020663852.6
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號: CN201903580U
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張偉;饒智芳
• 申請（專利權(quán)）人: 泰豪科技股份有限公司
• 主分類號: G01R19/252
• 分類號: G01R19/252;G01R23/16
• 代理公司: 南昌洪達(dá)專利事務(wù)所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種任意波形測量裝置，尤其涉及一種基于同步鎖相和半波預(yù)估的任意波形測量裝置。

背景技術(shù)

據(jù)調(diào)研，以往任意波形測量方法基本采用通過硬件電路轉(zhuǎn)化成有效值或定采樣間隔進(jìn)行直接脈沖信號卷積的方式，但以上方法只對頻率穩(wěn)定，波形畸變率極小的交流信號適用。對由汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的發(fā)電機(jī)組，其頻率會(huì)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，且對于以提供功率為主的電力交流信號，波形都會(huì)隨著負(fù)載的變化發(fā)生一定的變化，而這種畸變對于整流性負(fù)載特別明顯。對于要求比較高的控制電路，由于采樣頻率的誤差以及響應(yīng)時(shí)間所導(dǎo)致的信號缺損會(huì)引起最后計(jì)算精度的誤差，而對于高精度的測量設(shè)備，這種測量誤差是不可接受的。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供了一種基于同步鎖相和半波預(yù)估的任意波形測量裝置，采用同步數(shù)字鎖相技術(shù)和半波預(yù)估的方法對波形進(jìn)行高精度頻率測量，實(shí)時(shí)調(diào)整采樣間隔時(shí)間，用獲取的精確頻率修正波形的采樣間隔時(shí)間，以把采樣誤差控制在最小。同時(shí)，在波形采樣時(shí)運(yùn)用小波變化的算法，進(jìn)行半波預(yù)估計(jì)，使得系統(tǒng)在對前半個(gè)周期交流波進(jìn)行實(shí)時(shí)測量的同時(shí)，可以綜合前個(gè)周期的波形對后半周期的波形特征進(jìn)行預(yù)估計(jì)，突出被采樣交流電的基波特征，以加快系統(tǒng)的計(jì)算速度和準(zhǔn)確度。

本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的，它包括時(shí)鐘基準(zhǔn)電路、硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)、被測信號調(diào)理電路、倍頻電路、CPU、A/D采樣模塊，其特征是時(shí)鐘基準(zhǔn)電路連接硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)，硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)分別連接被測信號調(diào)理電路和倍頻電路，倍頻電路連接CPU，CPU連接A/D采樣模塊，AD采樣模塊連接被測信號調(diào)理電路。

本實(shí)用新型的技術(shù)效果是：可以較大的提高電力參數(shù)測試的精度和測試的實(shí)時(shí)性，并能將原用硬件處理的環(huán)節(jié)改由軟件處理，降低了產(chǎn)品的成本。對數(shù)字儀表，發(fā)電機(jī)組控制器技術(shù)含量的提升有著較大的促進(jìn)作用,具有廣泛的適應(yīng)性和很好的經(jīng)濟(jì)性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的原理方框圖。

圖2為本實(shí)用新型被測信號同步圖。

在圖中，1、時(shí)鐘基準(zhǔn)電路?2、硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)?3、被測信號調(diào)理電路?4、倍頻電路?5、CPU?6、A/D采樣模塊?7、同步的脈沖信號?8、被測信號。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的，時(shí)鐘基準(zhǔn)電路1連接硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)3，硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)3分別連接被測信號調(diào)理電路4和倍頻電路5，倍頻電路5連接CPU5，CPU5連接A/D采樣模塊6，AD采樣模塊6連接被測信號調(diào)理電路3，其具體測量方法為：運(yùn)用CPU外圍的硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)，使時(shí)鐘基準(zhǔn)電路觸發(fā)產(chǎn)生與被測波形同步的脈沖信號7，即脈沖信號的上升沿、下降沿和被測信號8的過零點(diǎn)同步，由于進(jìn)行了鎖相同步，又由于信號是時(shí)鐘基準(zhǔn)電路產(chǎn)生的，脈沖信號的周期信號即可以完全等同于被測信號的周期，同時(shí)這一脈沖信號經(jīng)過倍頻電路倍頻（512或1024倍）后引入CPU的外部中斷，作為A/D采樣模塊間隔時(shí)間，用以觸發(fā)AD轉(zhuǎn)換，此時(shí)被測信號頻率測量精度大大提高，將波形過零點(diǎn)的誤差降到最小（小于萬分之一），然后CPU將AD采樣的數(shù)據(jù)以擬合為若干梯形的組合的方式還原波形，這樣，無論波形畸變到任何程度，CPU都可以準(zhǔn)確的計(jì)算出其非常準(zhǔn)確的電壓值；對于發(fā)電機(jī)組帶整流負(fù)載等非阻性負(fù)載時(shí)，波形畸變很大，且由于存在強(qiáng)大的電磁干擾，會(huì)在波形上疊加大量高頻紋波，在觸發(fā)啟動(dòng)A/D采樣模塊時(shí)很容易出現(xiàn)大量的誤采樣點(diǎn)，會(huì)對電力參數(shù)計(jì)算帶來誤差，將小波變換的預(yù)估計(jì)方法應(yīng)入自適應(yīng)流水線測量中，可以通過對波形的細(xì)微頻譜分析估算出其基波譜的特征，從而預(yù)擬合基波波形，在上一周期采樣后對采樣值進(jìn)行誤差判斷，將誤差較大的值修正，從而到達(dá)準(zhǔn)確測量的目的。