[發明專利]一種高精度數字鑒相方法

在審

• 申請號: 201810060448.0
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108318737A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 鄭剛;高明;劉衛國;張雄星;陳海濱;王偉;郭峰;李艷萍;井李強
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

1.一種高精度數字鑒相方法，使用雙通道同步采樣單元對兩路模擬信號進行同步采樣，并經過模數轉換得到兩路數字信號，對兩路數字信號分別求平均值，初步確定信號零點位置對應幅值，在兩路信號零點幅值位置附近取一定長度的線性段為過零段，并采用直線擬合算法由信號的過零段得到信號的過零點，采用過零點的位置為參照，得到信號波峰位置，由兩路數字信號各自的相鄰波峰位置分別確定信號周期，并結合由兩路數字信號波峰位置得到的時間差,計算得到兩路信號的相位差。

2.如權利要求1所述的高精度數字鑒相方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1：對兩路模擬信號進行同步采樣并經過模數轉換得到兩路數字信號；

步驟2：對兩路數字信號分別求平均值，初步確定信號零點位置對應幅值,在兩路信號零點幅值位置前后取一定長度的線性段為過零段；

步驟3：對過零段進行直線擬合，并計算擬合直線與時間軸的交點，得到信號的過零點；

步驟4：由過零段直線擬合得到的兩個相鄰過零點的中點做為信號波峰位置，測量兩個相鄰波峰位置的時間差作為信號周期T；

步驟5：測量兩路數字信號波峰位置的時間差，得到兩路信號的延時ΔT，再根據信號周期T，由公式：

計算得到兩路信號的相位差。

3.如權利要求2所述高精度數字鑒相方法，其特征在于：所述步驟3中過零段的直線擬合，采用一元線性回歸法，回歸方程為：

y＝ax+b，

根據一元線性回歸理論，可以得到擬合直線的系數：

其中，

式中，n為線性段采樣點數量。

4.如權利要求2所述一種高精度數字鑒相方法，其特征在于：所述步驟3中過零段的直線擬合，采用建立超定線性方程組并求解得到擬合直線的最小二乘解，從而確定擬合直線的兩個系數，擬合直線用y＝ax+b表示，對信號過零段中的任意一點都可以列出一個線性方程：

y_i＝ax_i+b,

其中y_i為信號電壓，x_i為采樣時刻。

由此得到一個超定線性方程組，用矩陣形式表示為AX＝B，對于由n個點組成的過零段，系數矩陣A和常數項向量B分別為：

X為擬合系數a和b構成的列矩陣，即:

通過變換A^TAX＝A^TB得到正定線性方程組，求解該正定方程組，可以得到擬合直線的最小二乘解。