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专利号: 2019101537261
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: 测量;测试
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相位差测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

a.选取一个PECL集成鉴相鉴频器,设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.将两路待测输入信号中的一路从输入1端子引入,经过第一耦合与直流偏置电路,输入到第一PECL比较器的一个输入端,第一PECL比较器的另一个输入端接固定电平,第一PECL比较器的输出连接到PECL集成鉴相鉴频器的输入端R;待测输入信号中的另一路从输入2端子引入,经过第二耦合与直流偏置电路,输入到第二PECL比较器的一个输入端,第二PECL比较器的另一个输入端接固定电平,第二PECL比较器的输出连接到PECL集成鉴相鉴频器的输入端V;

c.所述PECL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PECL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;

e.选取一个微控制器MCU,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的已知标准正弦波信号同时加到所述输入1端子和输入2端子,MCU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转换器的模拟电压输入端,所述集成鉴相鉴频器 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;MCU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;MCU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;MCU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.将两路待测信号分别从所述输入1端子和输入2端子引入,MCU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,MCU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;MCU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MCU判断两路待测信号相位差θ为零;

h.在步骤g中,如果MCU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MCU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MCU判断两路待测信号相位差θ为π;

i.在步骤g中,如果MCU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MCU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、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;MCU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,MCU记录此电压有效值U1,并判断所述输入1端子引入的信号相位超前所述输入2端子引入的信号相位;MCU根据下述公式计算得到两路待测信号的相位差θ:j.在步骤g中,如果MCU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MCU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;MCU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,MCU记录此电压有效值U2,并判断所述输入1端子引入的信号相位滞后所述输入2端子引入的信号相位;MCU根据下述公式计算得到两路待测信号的相位差θ: 公式中的负号表示所述输入1端子引入的信号相位滞后所述输入2端子引入的信号相位;

k.MCU将计算的相位差结果输出到显示器显示。

2.根据权利要求1所述的高精度相位差测量方法,其特征在于:第一耦合与直流偏置电路和第二耦合与直流偏置电路完全相同;第一PECL比较器接固定电平的输入端和第二PECL比较器接固定电平的输入端极性应相同,都是各自比较器的同相输入端,或都是各自比较器的反相输入端;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相位差测量电路,包括:输入1端子、输入2端子、第一耦合与直流偏置电路、第二耦合与直流偏置电路、第一PECL比较器、第二PECL比较器、PECL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、微控制器MCU、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:两路待测输入信号中的一路从输入1端子引入,经过第一耦合与直流偏置电路,输入到第一PECL比较器的一个输入端,第一PECL比较器的另一个输入端接固定电平,第一PECL比较器的输出连接到PECL集成鉴相鉴频器的输入端R;待测输入信号中的另一路从输入2端子引入,经过第二耦合与直流偏置电路,输入到第二PECL比较器的一个输入端,第二PECL比较器的另一个输入端接固定电平,第二PECL比较器的输出连接到PECL集成鉴相鉴频器的输入端V;所述PECL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PECL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;微控制器MCU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,将测算的相位差结果送到显示器显示。

4.根据权利要求3所述的高精度相位差测量电路,其特征在于:第一耦合与直流偏置电路和第二耦合与直流偏置电路完全相同;第一PECL比较器接固定电平的输入端和第二PECL比较器接固定电平的输入端极性应相同,都是各自比较器的同相输入端,或都是各自比较器的反相输入端;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。