[發明專利]高精度相位差測量方法與電路

有效

• 申請號: 201910153726.1
• 申請日: 2019-03-01
• 公開（公告）號: CN109765427B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 司朝良;張廣淵;鐘凌惠
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于鑒相鑒頻器和真有效值轉換器的高精度相位差測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.選取一個PECL集成鑒相鑒頻器，設其兩個脈沖輸入端分別為R、V；選取四個同型號轉換型直流繼電器J1(1)、J2(2)、J3(3)、J4(4)；

b.將兩路待測輸入信號中的一路從輸入1端子引入，經過第一耦合與直流偏置電路，輸入到第一PECL比較器的一個輸入端，第一PECL比較器的另一個輸入端接固定電平，第一PECL比較器的輸出連接到PECL集成鑒相鑒頻器的輸入端R；待測輸入信號中的另一路從輸入2端子引入，經過第二耦合與直流偏置電路，輸入到第二PECL比較器的一個輸入端，第二PECL比較器的另一個輸入端接固定電平，第二PECL比較器的輸出連接到PECL集成鑒相鑒頻器的輸入端V；

c.所述PECL集成鑒相鑒頻器的輸出端U接到繼電器J1(1)的中間觸點Z1，繼電器J1(1)的常閉觸點B1連接到繼電器J2(2)的常閉觸點B2，繼電器J1(1)的常開觸點A1經過隔直流電容C2連接到第一真有效值轉換器的輸入端，第一真有效值轉換器的輸出端連接到繼電器J2(2)的常開觸點A2，繼電器J2(2)的中間觸點Z2連接到第一A/D轉換器的模擬電壓輸入端；

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d.所述PECL集成鑒相鑒頻器的另一個輸出端D接到繼電器J3(3)的中間觸點Z3，繼電器J3(3)的常閉觸點B3連接到繼電器J4(4)的常閉觸點B4，繼電器J3(3)的常開觸點A3經過隔直流電容C3連接到第二真有效值轉換器的輸入端，第二真有效值轉換器的輸出端連接到繼電器J4(4)的常開觸點A4，繼電器J4(4)的中間觸點Z4連接到第二A/D轉換器的模擬電壓輸入端；

e.選取一個微控制器MCU，通過繼電器控制電路控制繼電器J1(1)、J2(2)、J3(3)、J4(4)的觸點切換，并對第一A/D轉換器和第二A/D轉換器的輸出數字量進行測算；

f.將一個頻率為1kHz的已知標準正弦波信號同時加到所述輸入1端子和輸入2端子，MCU控制繼電器J1(1)的中間觸點Z1與常閉觸點B1連通、繼電器J2(2)的中間觸點Z2與常閉觸點B2連通、繼電器J3(3)的中間觸點Z3與常閉觸點B3連通、繼電器J4(4)的中間觸點Z4與常閉觸點B4連通，使得所述集成鑒相鑒頻器U端輸出的低電平電壓送到第一A/D轉換器的模擬電壓輸入端，所述集成鑒相鑒頻器端輸出的高電平電壓送到第二A/D轉換器的模擬電壓輸入端；MCU將第一A/D轉換器輸出的數字量換算成電壓值，并記錄此低電平電壓U_L；MCU將第二A/D轉換器輸出的數字量換算成電壓值，并記錄此高電平電壓U_H；MCU根據公式U_m＝U_H-U_L計算得到所述集成鑒相鑒頻器輸出鑒相脈沖的幅值U_m；

g.將兩路待測信號分別從所述輸入1端子和輸入2端子引入，MCU控制繼電器J1(1)的中間觸點Z1與常閉觸點B1連通、繼電器J2(2)的中間觸點Z2與常閉觸點B2連通、繼電器J3(3)的中間觸點Z3與常閉觸點B3連通、繼電器J4(4)的中間觸點Z4與常閉觸點B4連通，MCU讀取第一A/D轉換器輸出的數字量，換算成電壓值，經過3以上次數的讀取與換算，如果每次得到的電壓值都相同并與所述低電平電壓U_L相同；MCU再讀取第二A/D轉換器輸出的數字量，換算成電壓值，經過3以上次數的讀取與換算，如果每次得到的電壓值都相同并與所述高電平電壓U_H相同，則MCU判斷兩路待測信號相位差θ為零；

h.在步驟g中，如果MCU多次讀取并換算出的第一A/D轉換器輸出電壓值都相同并與所述高電平電壓U_H相同，而MCU多次讀取并換算出的第二A/D轉換器輸出電壓值都相同并與所述低電平電壓U_L相同，則MCU判斷兩路待測信號相位差θ為π；

i.在步驟g中，如果MCU多次讀取并換算出的第一A/D轉換器輸出電壓值是變化的，則MCU控制繼電器J1(1)的中間觸點Z1與常開觸點A1吸合、繼電器J2(2)的中間觸點Z2與常開觸點A2吸合、繼電器J3(3)的中間觸點Z3與常閉觸點B3連通、繼電器J4(4)的中間觸點Z4與常閉觸點B4連通；MCU再讀取第一A/D轉換器輸出的數字量，并換算成電壓值，此電壓值即為所述集成鑒相鑒頻器U端輸出的相位差脈沖電壓有效值U₁，MCU記錄此電壓有效值U₁，并判斷所述輸入1端子引入的信號相位超前所述輸入2端子引入的信號相位；MCU根據下述公式計算得到兩路待測信號的相位差θ：

j.在步驟g中，如果MCU多次讀取并換算出的第二A/D轉換器輸出電壓值是變化的，則MCU控制繼電器J1(1)的中間觸點Z1與常閉觸點B1連通、繼電器J2(2)的中間觸點Z2與常閉觸點B2連通、繼電器J3(3)的中間觸點Z3與常開觸點A3吸合、繼電器J4(4)的中間觸點Z4與常開觸點A4吸合；MCU再讀取第二A/D轉換器輸出的數字量，并換算成電壓值，此電壓值即為所述集成鑒相鑒頻器端輸出的相位差脈沖電壓有效值U₂，MCU記錄此電壓有效值U₂，并判斷所述輸入1端子引入的信號相位滯后所述輸入2端子引入的信號相位；MCU根據下述公式計算得到兩路待測信號的相位差θ：公式中的負號表示所述輸入1端子引入的信號相位滯后所述輸入2端子引入的信號相位；

k.MCU將計算的相位差結果輸出到顯示器顯示。