[發明專利]一種模擬信號和數字信號同步采集及同步時間差校準方法

有效

• 申請號: 201810257086.4
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108594147B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 彭軍;張力;李娜娜
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 毛燕

1.一種模擬信號和數字信號同步采集及同步時間差校準方法，其特征在于：具體步驟如下：

步驟一、模擬信號和數字信號同步采集

1)啟動標準動態激勵源產生動態激勵信號,標準測量系統和被校數字量輸出傳感器同時感受標準動態激勵源的激勵信號；

2)將標準測量系統的輸出接入模數轉換器，被校數字量輸出傳感器的輸出接入數字信號采集接口；同時啟動模數轉換器和數字信號采集接口進行數據采集和存儲,模數轉換器的采樣頻率為f_s；

3)步驟一2)所存儲的數字量輸出傳感器輸出信號由被校信號解調軟件解調出被校數字量輸出傳感器輸出系列D_c{m}以及數字信號的更新頻率f_c；所存儲的標準測量系統輸出信號由標準信號解調軟件解調出標準物理量系列D_s{n}；根據兩個數字信號系列D_s{n}和D_c{m}，采用數據分析軟件計算動態測量結果；所述被校數字量輸出傳感器輸出系列相對于標準測量系統輸出信號在時域的時間差為Δt₁；

步驟二、測量通道間的時間差校準

1)使用兩組采用硬件觸發同步輸出的D/A轉換器，第一D/A轉換器輸出單通道模擬電壓信號，第二D/A轉換器仿真被校數字量輸出傳感器信號；第一D/A轉換器和第二D/A轉換器同步輸出相同的M個方波信號，M為大于10的正整數，方波的頻率為步驟一數字信號的更新頻率f_c的1/N倍，N是根據校準準確度要求選定的正整數；

2)第一D/A轉換器輸出電壓信號由模數轉換器采集，模數轉換器的參數設置與步驟一相同，其采樣頻率為f_s，經標準信號解調軟件解調出標準信號系列D_s{j}；從標準信號系列D_s{j}中篩選出從低電平跳變至高電平所對應的數據系列序號j_i，i＝1～M；由此計算測量通道1測得的標準信號從低電平跳變至高電平所對應的時刻s_i：

式中：j_i—標準信號系列從低電平跳變至高電平所對應的數據系列序號；

f_s—模數轉換器的采樣頻率；

i—第i個低電平跳變至高電平點；

M—方波信號總個數；

3)第二D/A轉換器輸出仿真被校數字量輸出傳感器的信號，由數字信號采集接口采集；數字信號的更新頻率f_c以及數字信號采集接口的參數設置與步驟一相同；被校信號解調軟件解調出被校信號系列D_c{k}；從被校信號系列D_c{k}中篩選出從低電平跳變至高電平所對應的數據系列序號k_i，i＝1～M；由此計算出測量通道2測出的被校信號從低電平跳變至高電平所對應的時刻c_i：

式中：k_i—被校信號系列從低電平跳變至高電平所對應的數據系列序號；

f_c—數字信號的更新頻率；

i—第i個低電平跳變至高電平點；

M—方波信號總個數；

4)根據計算得到的每個方波信號從低電平跳變至高電平所對應的標準信號跳變時刻s_i和被校信號跳變時刻c_i，計算出測量通道2和測量通道1的同步時間差為：

步驟三、同步時間差校準

由步驟一和步驟二的測量結果，計算出被校數字量輸出傳感器輸出信號相對于標準信號的實際時間延遲為：

Δt＝Δt₁-Δt₂ (4)

通過上述三個步驟，就能夠實現模擬信號和數字信號同步采集及同步時間差校準。

2.實現如權利要求1所述方法的裝置，其特征在于：包括：

標準動態激勵源，用于產生動態激勵信號；

標準測量系統，用于標準物理量的溯源；

被校數字量輸出傳感器，是被校準的傳感器；

模數轉換器，用于采集標準測量系統輸出的電壓信號；

數字信號采集接口，用于采集被校數字量輸出傳感器的輸出信號；

標準信號解調模塊，用于解調標準信號；

被校數字量輸出傳感器數字信號解調模塊，用于解調被校數字量輸出傳感器的輸出；

數據分析軟件，用于分析測量結果；

第一D/A轉換器，輸出單通道模擬電壓信號，信號為方波；

第二D/A轉換器，采用多通道模擬電壓，仿真被校數字量輸出傳感器信號；

同步時間分析軟件，用于計算測量通道2和測量通道1的同步時間差。