[发明专利]一种低频正弦信号峰值检测装置和峰值检测方法

说明书

一种低频正弦信号峰值检测装置，包括信号放大电路、滤波电路、AD采样单元、微处理器、显示单元、隔离单元和存储器；所述信号放大电路、滤波电路、AD采样单元、隔离单元、微处理器、显示单元依次串联连接；所述AD采样单元、存储器分别与微处理器连接；所述信号放大电路、AD采样单元、微处理器分别与供电单元连接。本发明还包括峰值检测方法，使用最小二乘法实现参数拟合。本发明测量精度高且结构简单，去噪效果好，对被检测信号影响小。

技术领域

本发明属于测量与计量领域，具体涉及一种低频正弦信号峰值检测装置和峰值检测方法。

背景技术

幅值是正弦信号的三大参数之一，对正弦信号幅值的识别方法研究是信号检测的重要研究方向，特别是在测量与计量领域，正弦信号幅值的高精度测量尤为重要。

目前常规的正弦信号幅值检测方法为峰值检波法，其原理是将信号放大达到一定程度后，利用整流结合低通滤波的方法得到与待测幅值呈比例的直流电压，然后用AD采集等手段将模拟直流电压转换成数字信号。对低频信号(小于5HZ)或信号中含有较大随机噪声信号而言，常规的方法存在以下几个方面问题：对低频信号来说，当选择的RC电路时间常数大一些，输出波形虽然会变好，但检波输出后的信号幅值和检波之前的信号幅值会有明显的差异，输出信号的幅值会明显降低，检波的效率变差，并且信号快变部分的丢失会变得严重；当选择的RC电路时间常数小一些，检波后的幅值会明显加强，信号之中的快变分量明显变好，但输出的波形明显变差，不利于后期对信号的A/D变换；低频正弦交流信号中有大量随机噪声干扰，在峰值检波处理后得到的峰值信息与真实值差距较大，即使在检波之前加入低频滤波器进行噪声处理，得到的数字信号和测量的准确值之间仍存在较大误差，并且测量的数据并不完善。随着人们在工程应用或科学研究中对低频信号峰值检测精度要求的提高，现急需一种结构简单并且测量精度高的峰值检波装置对低频正弦信号进行峰值信息获取。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种低频正弦信号峰值检测装置和峰值检测方法，测量精度高且结构简单，去噪效果好，对被检测信号影响小。

本发明的技术方案是一种低频正弦信号峰值检测装置，包括信号放大电路、滤波电路、AD采样单元、微处理器和显示单元、隔离单元和存储器；所述信号放大电路、滤波电路、AD采样单元、隔离单元、微处理器、显示单元依次串联连接；所述存储器与微处理器连接；所述信号放大电路、AD采样单元、微处理器分别与供电单元连接；所述AD采样单元与微处理器连接；所述信号放大电路包括一级放大电路和二级放大电路，一级放大电路的输出作为二级放大电路的输入。

进一步的，所述的微处理器为单片机。

进一步的，所述一级放大电路包括运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C2，电阻R1一端与运算放大器U1的反相输入端连接，另一端作为信号放大电路的输入端Vin；电阻R2一端与运算放大器U1的反相输入端连接，另一端与运算放大器U1的输出端连接；电阻R3的一端与运算放大器U1的同相输入端连接，另一端连接到正电压端Vcc；电阻R4的一端与运算放大器U1的同相输入端连接，另一端接地；运算放大器U1的电源正极与正电压端Vcc连接，运算放大器U1的电源负极接地；电容C2的一端与运算放大器U1的电源正极连接，另一端接地。

进一步的，所述二级放大电路包括运算放大器U2、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电容C1，电阻R5的一端与运算放大器U1的输出端连接，另一端与运算放大器U2的反相输入端连接；电阻R6一端与运算放大器U2的反相输入端连接，另一端与运算放大器U2输出端连接；电阻R7一端与运算放大器U2的同相输入端连接，另一端接地；运算放大器U2的电源正极与正电压端Vcc连接；运算放大器U2的电源负极接地；电容C1的一端与运算放大器U2的电源正极连接，另一端接地。

进一步的，所述隔离单元为磁偶芯片，用于隔离微处理器产生的高频数字信号，避免其对采样的低频模拟信号生产干扰。