[發明專利]一種正弦信號參數測量方法及系統

在審

• 申請號: 202111073630.8
• 申請日: 2021-09-14
• 公開（公告）號: CN113791260A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 司朝良;劉文江;武曉明;丁曉冬;何為凱
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: G01R13/02
• 分類號: G01R13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于儀器儀表技術領域，具體涉及一種正弦信號的參數測量方法及系統。本發明利用DDS本振源的頻率精細調節，將頻率范圍很寬的正弦信號經過混頻后變成頻率單一的中頻信號，借助于高分辨率A/D轉換器和FIFO存儲器，精確測量信號幅度；同時利用波形變換器將正弦信號變成方波信號，使得頻率測量更方便，測量精度更高。

技術領域

本發明涉及儀器儀表技術領域的信號測量技術，具體涉及一種正弦信號的參數測量方法及系統。

背景技術

在儀器儀表、通信等領域，為了實現特定的目的，經常需要對正弦信號的幅值、有效值、周期、頻率等參數進行測量?，F有的正弦信號參數測量方法很多，最常用的測量手段是采用示波器進行測量，也可以采用真有效值轉換器實現對正弦信號有效值的測量，用測周法或測頻法實現對正弦信號周期和頻率的測量。

現有的正弦信號參數測量方法各有不同的缺點，示波器測量法受其本身電路頻帶寬度或人為讀數因素的限制，測量精度較低；而其他的測量方法要么只能測量有效值等幅度參數，要么只能測量頻率或周期等時間參數，一種方法往往不能既測量幅度參數又測量時間參數，而且可測量的正弦信號頻率較低。

發明內容

為了克服上述技術問題的缺點，本發明提供了一種功能齊全、測量準確的正弦信號參數測量方法及系統。

本發明的正弦信號參數測量方法，其特別之處在于，包括以下步驟：a)選取一個雙刀雙擲型繼電器J，靜態時，繼電器J的靜觸點B1、B2分別與公共端子C1、C2接通，將被測正弦信號u_s從繼電器的公共端子C1引入，繼電器的公共端子C2連接到混頻器的射頻輸入端RF；b)所述繼電器的兩個靜觸點B1、B2用導線短路，繼電器的動觸點A1連接到衰減器的輸入端，衰減器的輸出端連接到繼電器的動觸點A2；c)所述混頻器的本振輸入端LO連接到DDS本振源的輸出端，混頻器的中頻輸出端經匹配電阻連到帶通濾波器的輸入端，帶通濾波器輸出的中頻信號u_I分成兩路，一路連接到波形變換器的輸入端，另一路輸送到差分匹配網絡；d)所述混頻器RF端的被測信號頻率f_S、LO端的本振信號頻率f_L和帶通濾波器輸出的中頻信號頻率f_I滿足公式(1):

f_I＝f_L－f_S (1)；

e)所述波形變換器輸出的方波信號u_P接到STM32微控制器的一個可以配置為PWM輸入捕獲模式的GPIO引腳；f)所述中頻信號u_I經過差分匹配網絡后，輸送到A/D轉換器的模擬電壓輸入端，A/D轉換器的數據輸出端連接到FIFO存儲器的數據輸入端，FIFO存儲器的數據輸出端連接到STM32微控制器的I/O口；g)所述STM32微控制器通過時鐘線控制A/D轉換器的模數轉換過程和轉換數據實時輸出；h)所述STM32微控制器通過時鐘線、控制線和數據線與DDS本振源相連，基于對被測信號頻率f_S的預估值，從鍵盤置入數值設定DDS本振源的輸出正弦波信號頻率f_L，使得依據公式(1)算出的f_I＝455kHz；i)所述STM32微控制器將與波形變換器輸出u_P相連的GPIO引腳配置為PWM輸入捕獲模式，并測算出u_P的方波信號頻率f_IC，f_IC是公式(1)中f_I的測量值；若f_IC的數值偏離455kHz超過10kHz，則依據測算值，利用公式(1)重新計算，并從鍵盤重新置入f_L的頻率值，使得f_IC在445kHz～465kHz之間，再測量得到最終的方波信號頻率f_IC；j)所述STM32微控制器根據最終置入的f_L值，依據公式(2)計算得到被測正弦信號的頻率f_SC：