專利名稱：基于同步鎖相和半波預(yù)估的任意波形測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種任意波形測量裝置，尤其涉及一種基于同步鎖相和半波預(yù)估 的任意波形測量裝置。
背景技術(shù)：
據(jù)調(diào)研，以往任意波形測量方法基本采用通過硬件電路轉(zhuǎn)化成有效值或定采樣間 隔進(jìn)行直接脈沖信號卷積的方式，但以上方法只對頻率穩(wěn)定，波形畸變率極小的交流信號 適用。對由汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的發(fā)電機(jī)組，其頻率會(huì)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，且對于以 提供功率為主的電力交流信號，波形都會(huì)隨著負(fù)載的變化發(fā)生一定的變化，而這種畸變對 于整流性負(fù)載特別明顯。對于要求比較高的控制電路，由于采樣頻率的誤差以及響應(yīng)時(shí)間 所導(dǎo)致的信號缺損會(huì)引起最后計(jì)算精度的誤差，而對于高精度的測量設(shè)備，這種測量誤差 是不可接受的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供了一種基于同步鎖相和半波預(yù)估的任意波形測量裝 置，采用同步數(shù)字鎖相技術(shù)和半波預(yù)估的方法對波形進(jìn)行高精度頻率測量，實(shí)時(shí)調(diào)整采樣 間隔時(shí)間，用獲取的精確頻率修正波形的采樣間隔時(shí)間，以把采樣誤差控制在最小。同時(shí)， 在波形采樣時(shí)運(yùn)用小波變化的算法，進(jìn)行半波預(yù)估計(jì)，使得系統(tǒng)在對前半個(gè)周期交流波進(jìn) 行實(shí)時(shí)測量的同時(shí)，可以綜合前個(gè)周期的波形對后半周期的波形特征進(jìn)行預(yù)估計(jì)，突出被 采樣交流電的基波特征，以加快系統(tǒng)的計(jì)算速度和準(zhǔn)確度。本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的，它包括時(shí)鐘基準(zhǔn)電路、硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)、被測信號 調(diào)理電路、倍頻電路、CPU、A/D采樣模塊，其特征是時(shí)鐘基準(zhǔn)電路連接硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)，硬 件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)分別連接被測信號調(diào)理電路和倍頻電路，倍頻電路連接CPU，CPU連接A/D 采樣模塊，AD采樣模塊連接被測信號調(diào)理電路。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是可以較大的提高電力參數(shù)測試的精度和測試的實(shí)時(shí) 性，并能將原用硬件處理的環(huán)節(jié)改由軟件處理，降低了產(chǎn)品的成本。對數(shù)字儀表，發(fā)電機(jī)組 控制器技術(shù)含量的提升有著較大的促進(jìn)作用，具有廣泛的適應(yīng)性和很好的經(jīng)濟(jì)性。

圖1為本實(shí)用新型的原理方框圖。圖2為本實(shí)用新型被測信號同步圖。在圖中，1、時(shí)鐘基準(zhǔn)電路2、硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)3、被測信號調(diào)理電路4、倍頻電 路5、CPU 6、A/D采樣模塊7、同步的脈沖信號8、被測信號。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的，時(shí)鐘基準(zhǔn)電路1連接硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)3，硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)3分別連接被測信號調(diào)理電路4和倍頻電路5，倍頻電路5連 接CPTO，CPTO連接A/D采樣模塊6，AD采樣模塊6連接被測信號調(diào)理電路3，其具體測量方 法為運(yùn)用CPU外圍的硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)，使時(shí)鐘基準(zhǔn)電路觸發(fā)產(chǎn)生與被測波形同步的脈 沖信號7，即脈沖信號的上升沿、下降沿和被測信號8的過零點(diǎn)同步，由于進(jìn)行了鎖相同步， 又由于信號是時(shí)鐘基準(zhǔn)電路產(chǎn)生的，脈沖信號的周期信號即可以完全等同于被測信號的周 期，同時(shí)這一脈沖信號經(jīng)過倍頻電路倍頻(512或IOM倍)后引入CPU的外部中斷，作為A/ D采樣模塊間隔時(shí)間，用以觸發(fā)AD轉(zhuǎn)換，此時(shí)被測信號頻率測量精度大大提高，將波形過零 點(diǎn)的誤差降到最小(小于萬分之一)，然后CPU將AD采樣的數(shù)據(jù)以擬合為若干梯形的組合的 方式還原波形，這樣，無論波形畸變到任何程度，CPU都可以準(zhǔn)確的計(jì)算出其非常準(zhǔn)確的電 壓值；對于發(fā)電機(jī)組帶整流負(fù)載等非阻性負(fù)載時(shí)，波形畸變很大，且由于存在強(qiáng)大的電磁干 擾，會(huì)在波形上疊加大量高頻紋波，在觸發(fā)啟動(dòng)A/D采樣模塊時(shí)很容易出現(xiàn)大量的誤采樣 點(diǎn)，會(huì)對電力參數(shù)計(jì)算帶來誤差，將小波變換的預(yù)估計(jì)方法應(yīng)入自適應(yīng)流水線測量中，可以 通過對波形的細(xì)微頻譜分析估算出其基波譜的特征，從而預(yù)擬合基波波形，在上一周期采 樣后對采樣值進(jìn)行誤差判斷，將誤差較大的值修正，從而到達(dá)準(zhǔn)確測量的目的。
權(quán)利要求1. 一種基于同步鎖相和半波預(yù)估的任意波形測量裝置，它包括時(shí)鐘基準(zhǔn)電路、硬件數(shù) 字鎖相機(jī)構(gòu)、被測信號調(diào)理電路、倍頻電路、CPU、A/D采樣模塊，其特征是時(shí)鐘基準(zhǔn)電路連接 硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)，硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)分別連接被測信號調(diào)理電路和倍頻電路，倍頻電路 連接CPU，CPU連接A/D采樣模塊，AD采樣模塊連接被測信號調(diào)理電路。
專利摘要一種基于同步鎖相和半波預(yù)估的任意波形測量裝置，它包括時(shí)鐘基準(zhǔn)電路、硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)、被測信號調(diào)理電路、倍頻電路、CPU、A/D采樣模塊，其特征是時(shí)鐘基準(zhǔn)電路連接硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)，硬件數(shù)字鎖相機(jī)構(gòu)分別連接被測信號調(diào)理電路和倍頻電路，倍頻電路連接CPU，CPU連接A/D采樣模塊，AD采樣模塊連接被測信號調(diào)理電路。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是可以較大的提高電力參數(shù)測試的精度和測試的實(shí)時(shí)性，并能將原用硬件處理的環(huán)節(jié)改由軟件處理，降低了產(chǎn)品的成本。對數(shù)字儀表，發(fā)電機(jī)組控制器技術(shù)含量的提升有著較大的促進(jìn)作用,具有廣泛的適應(yīng)性和很好的經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號G01R23/16GK201903580SQ20102066385
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者張偉, 饒智芳 申請人:泰豪科技股份有限公司