[发明专利]一种模拟信号和数字信号同步采集及同步时间差校准方法

摘要

本发明涉及一种模拟信号和数字信号同步采集及同步时间差校准方法，属于计量领域。采用多通道模数转换器采集模拟信号，采用数字接口采集数字信号，软件同时发出模拟信号和数字信号采集指令。采用仿真的方法对模数转换器和数字接口采集信号的时间同步性进行校准。本发明采用模数转换器采集标准系统的模拟电压信号，数字接口采集被校传感器输出的数字信号。为解决上述采集两个信号在时域存在时间无法准确同步，从而导致信号处理得到的相频特性误差较大的问题，采用多通道同步输出的D/A转换器仿真模拟信号输出和数字接口信号输出，对模数转换器采集模拟信号和数字接口采集数字信号同步时间差进行校准。

主权项

1.一种模拟信号和数字信号同步采集及同步时间差校准方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、模拟信号和数字信号同步采集1)启动标准动态激励源产生动态激励信号,标准测量系统和被校数字量输出传感器同时感受标准动态激励源的激励信号；2)将标准测量系统的输出接入模数转换器，被校数字量输出传感器的输出接入数字信号采集接口；同时启动模数转换器和数字信号采集接口进行数据采集和存储,模数转换器的采样频率为fs；3)步骤一2)所述存储的数字量输出传感器输出信号由被校信号解调软件解调出被校数字量传感器输出系列Dc{m}以及数字信号的更新频率fc；所述存储的标准测量系统输出信号由标准信号解调软件解调出标准物理量系列Ds{n}；根据两个数字信号系列Ds{n}和Dc{m}，采用数据分析软件计算动态测量结果。所述被校数字量传感器输出系列相对于标准测量系统输出信号在时域的时间差为Δt1；步骤二、测量通道间的时间差校准1)使用两组采用硬件触发同步输出的D/A转换器，第一D/A转换器输出单通道模拟电压信号，第二D/A转换器仿真被校数字量输出传感器信号；第一D/A转换器和第二D/A转换器同步输出相同的M个方波信号，M为大于10的正整数，方波的频率为步骤一数字信号的更新频率fc的1/N倍，N是根据校准准确度要求选定的正整数；2)第一D/A转换器输出电压信号由模数转换器采集，模数转换器的参数设置与步骤一相同，其采样频率为fs，经标准信号解调软件解调出标准信号系列Ds{j}；从标准信号系列Ds{j}中筛选出从低电平跳变至高电平所对应的数据系列序号ji，i＝1～M；由此计算测量通道1测得的标准信号从低电平跳变至高电平所对应的时刻si：式中：ji—标准信号系列从低电平跳变至高电平所对应的数据系列序号；fs—模数转换器的采样频率；i—第i个低电平跳变至高电平点；M—方波信号总个数；3)第二D/A转换器输出仿真被校数字量输出传感器的信号，由数字信号采集接口采集；数字信号的更新频率fc以及数字信号采集接口的参数设置与步骤一相同；被校信号解调软件解调出被校信号系列Dc{k}；从被校信号系列Dc{k}中筛选出从低电平跳变至高电平所对应的数据系列序号ki，i＝1～M；由此计算出测量通道2测出的被校信号从低电平跳变至高电平所对应的时刻ci：式中：ki—被校信号系列从低电平跳变至高电平所对应的数据系列序号；fc—数字信号的更新频率；i—第i个低电平跳变至高电平点；M—方波信号总个数；4)根据计算得到的每个方波信号从低电平跳变至高电平所对应的标准信号跳变时刻si和被校信号跳变时刻ci，计算出测量通道2和测量通道1的同步时间差为：步骤三、同步时间差校准由步骤一和步骤二的测量结果，计算出被校传感器输出信号相对于标准信号的实际时间延迟为：Δt＝Δt1‑Δt2      (4)通过上述三个步骤，就能够实现模拟信号和数字信号同步采集及同步时间差校准。