基于微处理器的宽频带相位测量系统的设计与应用

2011-06-10 12:42:03来源: 互联网

  相位测量在工业自动化仪表、智能控制及通信电子等许多领域都有着广泛的应用,对相位测量的要求也逐步向高精度、智能化方向发展。对于低频相位测量,一般采用数字脉冲填充法对输入信号的相位进行测量都能实现。但是,要想满足一定的测量精度就要求微处理器的时钟频率足够高。

  同样,运用此方法对高频信号进行测量时,由于相位差相对较小,一般的微处理器时钟频率,已经无法满足高精度的计数要求,这样必然会影响相位测量的精度。所以,必须提高标准时钟的计数频率,才能满足测量要求。这样,一方面增加了设计本身的难度,另一方面也提高了选用元器件的要求。本系统首先采用频率变换法将高频输入信号转换成低频信号后,且保持原信号的相位不发生变化,再利用基于ADuC7128 为控制核心的数字测相系统进行测量,从而完成了宽频带输入信号的相位测量。

  1 差频变换原理的引入

  利用数学模型将被测信号和参考信号描写成如下形式:

  被测信号:

  参考信号:

  其中: A 为被测信号的幅值; B 为参考信号的幅值; f为被测信号的频率; f0 为参考信号的频率; θ 是被测信号的幅角。

  同时,将两个信号y1 和y2 送入混频器内进行混频操作相乘后,会得到信号y3。

  再将y3 送入低通滤波器进行滤波处理,滤除高频信号,剩下的低频信号数学表达式为:

  y3 与y1 相比,幅度呈线性变化,幅角不变,但频率降低,其频率是被测信号与参考信号的频率差。对于测量y3 来说,比直接测量y1 容易得多。这样把差频变换法应用到高频信号的相位测量上,既可以提高相位测量的精度,又可以拓宽输入信号的频带。

  2 数字测相系统设计

  2. 1 硬件结构设计

  如图1 所示,本系统主要由信号调理电路、频率变换电路以及微处理器控制电路3 部分组成。

硬件电路原理框图

图1 硬件电路原理框图

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关键字:微处理器  宽频带相位测量

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0610/article_2654.html
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