[發明專利]一種正弦信號相位差溯源系統及方法

在審

• 申請號: 202010452579.0
• 申請日: 2020-05-26
• 公開（公告）號: CN111610367A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 趙偉;邵海明
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G01R25/04
• 分類號: G01R25/04
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 郭韞

本發明提供了一種正弦信號相位差溯源系統及方法，屬于精密測量領域。所述正弦信號相位差溯源系統包括：多個相同的移相模塊；每個所述移相模塊均包括信號輸入端和信號輸出端；第一個移相模塊的信號輸入端為所述系統的信號輸入端，第一個移相模塊的信號輸出端與第二個移相模塊的信號輸入端連接，第二個移相模塊的信號輸出端與第三個移相模塊的信號輸入端連接，以此類推，最后一個移相模塊的信號輸出端為所述系統的信號輸出端。通過移相模塊的級聯，使得最后一個模塊的輸出信號與第一個模塊的輸入信號相位接近。然后利用零度左右相位可正交分解測量，解決了正弦信號非零度相位差的溯源問題，尤其是正交相位的溯源問題，從而實現了任意相位差的溯源。

技術領域

本發明屬于精密測量領域，具體涉及一種正弦信號相位差溯源系統及方法。

背景技術

相位差的溯源技術在精密測量中起到重要作用，例如在電學領域中，功率及損耗的溯源都需要相位差溯源作為支持，在長度領域中，尺寸測量及空間定位也依賴于兩個信號相位差的精確溯源。

差值測量技術可應用于0度左右相位差的精確溯源。將兩路幅值相近信號的矢量差與參考信號通過乘法器進行正交分解，即可計算得到兩路信號的比例差及相位差。

然而，對于相位差較大的情況，由于兩信號的矢量差已經較大，尤其是正交相位時，矢量差已超過信號本身，因此上述差值測量技術難以保證正交分解后信號的測量精度，也就無法用于相位差溯源。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種正弦信號相位差溯源系統及方法，能夠在任意相位差實現溯源。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明的第一個方面，提供了一種正弦信號相位差溯源系統，所述正弦信號相位差溯源系統包括：多個相同的移相模塊；

每個所述移相模塊均包括信號輸入端和信號輸出端；第一個移相模塊的信號輸入端為所述系統的信號輸入端，第一個移相模塊的信號輸出端與第二個移相模塊的信號輸入端連接，第二個移相模塊的信號輸出端與第三個移相模塊的信號輸入端連接，以此類推，最后一個移相模塊的信號輸出端為所述系統的信號輸出端。

所述系統包括N個移相模塊；

每個移相模塊均能夠實現360/N度移相；

每個所述移相模塊采用由電阻和電容組成的移相電路，或者由電阻和電感組成的移相電路，或者由電阻、電容和運算放大器組成的移相電路，或者數字移相器。

優選的，每個所述移相模塊均包括：第一運算放大器、第二運算放大器、電阻R和電容C；

所述第一運算放大器的同相輸入端為該移相模塊的信號輸入端，所述第一運算放大器的反相輸入端與其信號輸出端連接，所述第一運算放大器的信號輸出端與電阻R的一端連接，電阻R的另一端與第二運算放大器的同相輸入端以及電容C的一端連接；所述第二運算放大器的信號輸出端與其反相輸入端連接，同時所述第二運算放大器的信號輸出端為該移相模塊的信號輸出端；所述電容C的另一端接地。

進一步的，所述系統包括外殼；

所有的移相模塊均安裝在所述外殼的內腔中；

在所述外殼上開有多個孔，所述系統的信號輸入端、所述系統的信號輸出端分別從孔內引出。

進一步的，各個所述移相模塊的信號輸出端分別從外殼上的孔引出，作為各個中間角度信號輸出端。

本發明的第二個方面，提供了一種正弦信號相位差溯源方法，所述方法包括：

(1)，分別設置好N+1個移相模塊，分別為PS0、PS1一直到PSN；

(2)，利用PS0將PS1到PSN調整為移相角度相同的移相模塊；