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专利号: 201910153705X
申请人: 山东交通学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测时学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于鉴相鉴频器和真有效值转换器的高精度脉冲时间间隔测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

a.选取一个ECL集成鉴相鉴频器,使其Vcc接+5V,Vee接地,工作于PECL逻辑状态,其两个脉冲输入端分别为R、V;选取四个同型号转换型直流继电器J1(1)、J2(2)、J3(3)、J4(4);

b.将两路待测同频率脉冲信号中的一路从输入1端子引入,经过第一耦合与限幅电路,输入到ECL集成鉴相鉴频器的输入端R;待测脉冲信号中的另一路从输入2端子引入,经过第二耦合与限幅电路后,输入到ECL集成鉴相鉴频器的输入端V;

c.所述ECL集成鉴相鉴频器的输出端U接到继电器J1(1)的中间触点Z1,继电器J1(1)的常闭触点B1连接到继电器J2(2)的常闭触点B2,继电器J1(1)的常开触点A1经过隔直流电容C2连接到第一真有效值转换器的输入端,第一真有效值转换器的输出端连接到继电器J2(2)的常开触点A2,继电器J2(2)的中间触点Z2连接到第一A/D转换器的模拟电压输入端;

d.所述ECL集成鉴相鉴频器的另一个输出端D接到继电器J3(3)的中间触点Z3,继电器J3(3)的常闭触点B3连接到继电器J4(4)的常闭触点B4,继电器J3(3)的常开触点A3经过隔直流电容C3连接到第二真有效值转换器的输入端,第二真有效值转换器的输出端连接到继电器J4(4)的常开触点A4,继电器J4(4)的中间触点Z4连接到第二A/D转换器的模拟电压输入端;

e.选取一个数字信号处理器DSP,通过继电器控制电路控制继电器J1(1)、J2(2)、J3(3)、J4(4)的触点切换,并对第一A/D转换器和第二A/D转换器的输出数字量进行测算;

f.将一个频率为1kHz的已知标准方波信号同时加到所述输入1端子和输入2端子,DSP控制继电器J1(1)的中间触点Z1与常闭触点B1连通、继电器J2(2)的中间触点Z2与常闭触点B2连通、继电器J3(3)的中间触点Z3与常闭触点B3连通、继电器J4(4)的中间触点Z4与常闭触点B4连通,使得所述集成鉴相鉴频器U端输出的低电平电压送到第一A/D转换器的模ˉ拟电压输入端,所述集成鉴相鉴频器D端输出的高电平电压送到第二A/D转换器的模拟电压输入端;DSP将第一A/D转换器输出的数字量换算成电压值,并记录此低电平电压UL;DSP将第二A/D转换器输出的数字量换算成电压值,并记录此高电平电压UH;DSP根据公式Um=UH-UL计算得到所述集成鉴相鉴频器输出鉴相脉冲的幅值Um;

g.将两路待测同频率脉冲信号分别从所述输入1端子和输入2端子引入,DSP控制继电器J1(1)的中间触点Z1与常闭触点B1连通、继电器J2(2)的中间触点Z2与常闭触点B2连通、继电器J3(3)的中间触点Z3与常闭触点B3连通、继电器J4(4)的中间触点Z4与常闭触点B4连通,DSP读取第一A/D转换器输出的数字量,换算成电压值,经过3或3以上次数的读取与换算,如果每次得到的电压值都相同并与所述低电平电压UL相同;DSP再读取第二A/D转换器输出的数字量,换算成电压值,经过3或3以上次数的读取与换算,如果每次得到的电压值都相同并与所述高电平电压UH相同,则DSP判断两路待测脉冲信号相位差θ为零;

h.在步骤g中,如果DSP多次读取并换算出的第一A/D转换器输出电压值都相同并与所述高电平电压UH相同,而DSP多次读取并换算出的第二A/D转换器输出电压值都相同并与所述低电平电压UL相同,则DSP判断两路待测信号相位差θ为π;

i.在步骤g中,如果DSP多次读取并换算出的第一A/D转换器输出电压值是变化的,则DSP控制继电器J1(1)的中间触点Z1与常开触点A1吸合、继电器J2(2)的中间触点Z2与常开触点A2吸合;DSP再读取第一A/D转换器输出的数字量,并换算成电压值,此电压值即为所述集成鉴相鉴频器U端输出的相位差脉冲电压有效值U1,DSP记录此电压有效值U1,并判断所述输入1端子引入的脉冲信号相位超前所述输入2端子引入的脉冲信号相位;DSP根据下述公式计算得到两路待测脉冲信号的相位差θ:j.在步骤g中,如果DSP多次读取并换算出的第二A/D转换器输出电压值是变化的,则DSP控制继电器J3(3)的中间触点Z3与常开触点A3吸合、继电器J4(4)的中间触点Z4与常开触点A4吸合;DSP再读取第二A/D转换器输出的数字量,并换算成电压值,此电压值即为所述集成鉴相鉴频器 端输出的相位差脉冲电压有效值U2,DSP记录此电压有效值U2,并判断所述输入1端子引入的脉冲信号相位滞后所述输入2端子引入的脉冲信号相位;DSP根据下述公式计算得到两路待测脉冲信号的相位差θ: 公式中的负号表示所述输入

1端子引入的脉冲信号相位滞后所述输入2端子引入的脉冲信号相位;

k.将其中一路待测输入脉冲连接到可编程分频器的输入,分频器的输出连接到DSP的一个GPIO引脚A;

l.DSP预置所述可编程分频器的分频比n;输入到GPIO引脚A的脉冲上升沿启动DSP定时器,GPIO引脚A的下一个脉冲上升沿使DSP定时器停止,记录定时器数据;重复3或3以上次数的测量,由DSP计算取平均值得到分频器输出脉冲的周期T0;DSP根据下述公式计算得到待测脉冲信号的周期T:m.DSP根据测得的相位差θ和周期T,依据公式: 计算得到两路输入脉冲信号的时间间隔Δt,将测量结果送到显示器显示。

2.根据权利要求1所述的高精度脉冲时间间隔测量方法,其特征在于:第一耦合与限幅电路和第二耦合与限幅电路完全相同;第一真有效值转换器和第二真有效值转换器完全相同;第一A/D转换器和第二A/D转换器完全相同,并采用同一个基准电压源。

3.基于鉴相鉴频器和真有效值转换器的高精度脉冲时间间隔测量电路,包括:输入1端子、输入2端子、第一耦合与限幅电路、第二耦合与限幅电路、ECL集成鉴相鉴频器、第一真有效值转换器、第二真有效值转换器、第一A/D转换器、第二A/D转换器、基准电压源、数字信号处理器DSP、可编程分频器、显示器、继电器控制电路以及四个同型号转换型直流继电器J1(1)、J2(2)、J3(3)、J4(4);其特征在于:两路待测脉冲信号中的一路从输入1端子引入,经过第一耦合与限幅电路,输入到ECL集成鉴相鉴频器的输入端R;待测脉冲信号中的另一路从输入2端子引入,经过第二耦合与限幅电路,输入到ECL集成鉴相鉴频器的输入端V;所述ECL集成鉴相鉴频器的输出端U接到继电器J1(1)的中间触点Z1,继电器J1(1)的常闭触点B1连接到继电器J2(2)的常闭触点B2,继电器J1(1)的常开触点A1经过隔直流电容C2连接到第一真有效值转换器的输入端,第一真有效值转换器的输出端连接到继电器J2(2)的常开触点A2,继电器J2(2)的中间触点Z2连接到第一A/D转换器的模拟电压输入端;所述ECL集成鉴相鉴频器的另一个输出端 接到继电器J3(3)的中间触点Z3,继电器J3(3)的常闭触点B3连接到继电器J4(4)的常闭触点B4,继电器J3(3)的常开触点A3经过隔直流电容C3连接到第二真有效值转换器的输入端,第二真有效值转换器的输出端连接到继电器J4(4)的常开触点A4,继电器J4(4)的中间触点Z4连接到第二A/D转换器的模拟电压输入端;数字信号处理器DSP通过继电器控制电路控制继电器J1(1)、J2(2)、J3(3)、J4(4)的触点切换,并对第一A/D转换器和第二A/D转换器的输出数字量进行测算,得到两路待测脉冲信号的相位差θ;将待测输入脉冲中的一路连接到可编程分频器的输入,DSP预置可编程分频器的分频比n;分频器的输出连接到DSP的一个GPIO引脚A,输入到GPIO引脚A的脉冲上升沿启动DSP定时器,GPIO引脚A的下一个脉冲上升沿使DSP定时器停止,记录定时器数据;重复3或3以上次数的测量,由DSP计算取平均值得到分频器输出脉冲的周期T0;DSP再根据分频比n计算得到待测脉冲信号的周期T;根据测得的相位差θ和周期T,DSP计算得到两路输入脉冲信号的时间间隔Δt,将测量结果送到显示器显示。

4.根据权利要求3所述的高精度脉冲时间间隔测量电路,其特征在于:第一耦合与限幅电路和第二耦合与限幅电路完全相同;第一真有效值转换器和第二真有效值转换器完全相同;第一A/D转换器和第二A/D转换器完全相同,并采用同一个基准电压源。