[实用新型]一种工频正弦交流电信号的过零时刻检测设备

摘要

本实用新型公开了一种工频正弦交流电信号的过零时刻检测设备，涉及电信号测量领域中的时间检测技术。本设备是工频正弦交流信号源（100）、AD采样电路（210）、逻辑与计算电路（221）和脉冲驱动电路（240）依次连接；脉冲发生电路（230）和控制器（222）分别与逻辑与计算电路（221）连接。本方法是①初始化；②频率参数估计；③相位参数估计；④过零时刻推算及输出。本实用新型可以有效检测工频交流模拟电信号的过零时刻；并将误差控制在1μs以内，可用于模拟信号与数字信号之间的微小相位误差测量，便于相位准确度的量值溯源。

主权项

一种工频正弦交流电信号的过零时刻检测设备，包括工频正弦交流信号源(100)；其特征在于：设置有检测装置(200)；检测装置(200)包括AD采样电路(210)、主处理器(220)、脉冲发生电路(230)和脉冲驱动电路(240)；主处理器(220)包括逻辑与计算电路(221)和控制器(222)；其连接关系是：工频正弦交流信号源(100)、AD采样电路(210)、逻辑与计算电路(221)和脉冲驱动电路(240)依次连接；脉冲发生电路(230)和控制器(222)分别与逻辑与计算电路(221)连接；所述的工频正弦交流信号源(100)产生幅值为2‑15V，频率与电网频率一致的正弦交流信号；AD采样电路(210)选用ADI公司的AD7606单通道采样芯片加外围电路实现，或NI公司的Compact Rio系列模拟数字采样模块实现；AD采样电路(210)在控制器(222)和逻辑与计算电路(221)的控制下，将工频正弦交流信号源(100)采样成数字采样值序列，以供逻辑与计算电路(221)计算处理；主处理器(220)将AD采样电路(210)采样得到的采样值序列进行相对频率和相位的参数估计，从而计算出过零点时刻对应的脉冲计数；主处理器(220)选用Microsemi公司的SmartFusion2系列芯片实现，或使用Xilinx公司的Spartan系列FPGA及ST公司的STM32M系列微处理器组合实现；逻辑与计算电路(221)中通过FPGA设置了可并行执行的峰值检测程序、峰值计数程序、矩阵计算程序、AD采样控制逻辑、数据存储控制逻辑，且设置有深度为NP的先入先出缓存；实现算法中并行的采样控制逻辑、判断时序及组合逻辑、峰值判别算法及迭代估计算法；控制器(222)控制计算流程及特殊情况处理；脉冲发生电路(221)选用20‑50MHz的TCXO晶振及外围电路构成，高频脉冲通过分频得到低频脉冲；脉冲发生电路(230)产生用于触发AD采样电路(210)采样的信号的中频脉冲以及用于准确输出过零时刻的高频脉冲；脉冲驱动电路(240)选用CMOS管及外围电路组成，或TI公司的SN74系列驱动芯片实现；使输出的脉冲信号上升及下降时间以及驱动能力满足要求。