[發明專利]一種工業噪聲條件下的PWM波占空比測量方法

有效

• 申請號: 201810402012.5
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108872692B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 李文魁;張亞娟;張偉;周崗;陳永冰;葉鑫;王朋
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01R19/165
• 分類號: G01R19/165
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡藝

本發明公開了一種工業噪聲條件下的PWM波占空比測量方法：采集所測PWM信號電壓瞬時值，依據設定的限幅閾值對所采集的電壓瞬時值進行限幅，依據多次采集的數個電壓瞬時值的均值和限幅閾值的上限獲取待測周期信號的占空比。通過限幅一定程度上消除了噪聲對信號的干擾。本方法用較高的電壓采集頻率保證單片機能夠跟蹤占空比的連續變化。通過單片機采集電壓信號，對電壓信號處理后計算得到占空比，實現了無需利用高頻采樣信號就能測量占空比。對被測電壓多次測量取平均值，進一步減小了誤差。

技術領域

本發明屬于信號測試技術領域，具體涉及一種工業噪聲條件下的PWM波占空比測量方法。

背景技術

占空比是指有效電平在一個周期之內所占的時間比率。例如方波(一種矩形波，即電壓或電流的波形為矩形)的占空比為50％，說明正電平所占時間為0.5個周期。其含義可引申為在周期型的現象中，某種現象發生后持續的時間與總時間的比。

目前，普通開關式的執行器已不能滿足現代控制系統高精度的要求。占空比控制又稱電控脈寬調制(PWM)技術，通過電子控制裝置對加在工作執行元件上一定頻率的電壓信號進行脈沖寬度的調制，以實現對執行元件工作狀態精確、連續的控制。

在現有技術中，一般通過信號抽樣測試來測量信號的占空比。信號抽樣是指將模擬信號以適當的頻度從中抽取其在各時刻的數值，形成相應的離散時間信號，再由計算機進行處理。一般需要使用比待測信號高2.56倍至4倍的采樣信號進行抽樣測試。

目前，測量PWM信號占空比的方法有許多種，比較常用的測量方法主要有三種：

時間測量法：根據占空比定義測量待測信號的周期t1和信號的高電平寬度t1，則占空比計算公式為t1/T。

計數測量法：類似于時間測量法，計數測量法捕捉一個周期內的高電平個數。在某一時間周期內對高電平計數為N_h，假設在一個周期內總共采集N個點數，計算占空比的公式為N_h/N。

模擬測量法：利用方波占空比與直流分量成正比的特點，將方波連接低通濾波器后再經AD采集，AD采集的結果除以方波的高電平幅值就是信號占空比。

上述方法相對簡單，應用也比較普遍，但都存在一定的缺陷，主要包括：

時間測量法對于標準的脈沖寬度調制(PWM)波的占空比測量效果較好，但實際工業環境中的PWM波難以達到標準形式，該方法無法克服信號中的噪聲及毛刺的干擾。

計數測量法對較小占空比及較大占空比的PWM波采集誤差較大。

模擬測量法在測量連續變化的占空比時敏感度不高。

現有的測量手段需要使用比待測信號高2.56倍至4倍的采樣信號進行頻率測試，對測試設備的要求高，限制了待測信號的最高可測試頻率大小。

發明內容：

為了克服上述背景技術的缺陷，本發明提供一種工業噪聲條件下的PWM信號采集電路和占空比測量方法，靈敏度高，誤差小。

為了解決上述技術問題本發明的所采用的技術方案為：

一種工業噪聲條件下的PWM波占空比測量方法：采集所測PWM信號電壓瞬時值，依據設定的限幅閾值對所采集的電壓瞬時值進行限幅，依據多次采集的數個電壓瞬時值的均值和限幅閾值的上限獲取待測周期信號的占空比。

較佳地，包括：

步驟1，設定PWM信號的采集總次數n，設定累計次數i＝0，設定限幅閾值；

步驟2，采集PWM信號電壓瞬時值V₀，i＝i+1；