[发明专利]基于分频方式的相位差精确测量系统及测量方法

说明书

本发明涉及一种基于分频方式的相位差精确测量系统，第一放大整形器和第二放大整形器的信号输入端分别连接信号接口JI和J2，两个放大整形器的信号输出端连接分频鉴相器，分频鉴相器的周期脉宽信号输出端连接选通控制器的第一输入端，分频鉴相器的相差脉宽信号输出端连接选通控制器的第二输入端，分频鉴相器输出端连接积分变换器输入端，积分变换器输出端连接微处理器的内部模数转换器的信号输入端，微处理器的选通控制信号输出端连接选通控制器的控制信号输入端。本发明能够精确测量信号相位差。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种基于分频方式的相位差精确测量系统及测量方法。

背景技术

相位检测是许多测量工程的一项基本而重要的任务，在通信和自动控制领域有着广泛的应用。常见的相位检测电路的检测范围一般比较窄，通常只有180°，而能够检测360°范围相位差的电路常在区域拼接处存在奇点，电路在这个奇点的表现相当不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分频方式的相位差精确测量系统及测量方法，该系统的检测范围宽，在0°～360°范围内无奇点，核心电路结构简单、速度快。

为解决上述技术问题，本发明公开的一种基于分频方式的相位差精确测量系统，其特征在于：它包括第一放大整形器、第二放大整形器、分频鉴相器、选通控制器、积分变换器和微处理器，其中，所述选通控制器包括二通道模拟开关K1、二通道模拟开关K2和二通道模拟开关K3，第一放大整形器和第二放大整形器的信号输入端分别连接频率相同且相差恒定的第一被测信号接口JI和第二被测信号接口J2，第一放大整形器的信号输出端连接分频鉴相器的第一信号输入端，第二放大整形器的信号输出端连接分频鉴相器的第二信号输入端，分频鉴相器的周期脉宽信号输出端连接选通控制器的二通道模拟开关K1的第一输入接线端，分频鉴相器的相差脉宽信号输出端连接选通控制器的二通道模拟开关K1的第二输入接线端，二通道模拟开关K1的输出接线端连接二通道模拟开关K2的第二输入接线端，二通道模拟开关K2的第一输入接线端接空，二通道模拟开关K2的输出接线端连接积分变换器的信号输入端，积分变换器的模拟电压输出端连接微处理器的内部模数转换器的信号输入端，积分变换器的模拟电压输出端还连接选通控制器的二通道模拟开关K3的输入接线端，二通道模拟开关K3的第一输出接线端接空，二通道模拟开关K3的第二输出接线端接地，微处理器的第一选通控制信号输出端连接二通道模拟开关K1的控制端，微处理器的第二选通控制信号输出端连接二通道模拟开关K2的控制端，微处理器的放电控制信号输出端连接二通道模拟开关K3的控制端。

一种利用上述系统进行相位差精确测量的方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：被测装置输出频率相同、相差恒定的第一路被测信号和第二路被测信号，第一路被测信号通过第一被测信号接口JI进入第一放大整形器进行放大整形处理，得到CMOS逻辑电平的第一方波信号SN1，第二路被测信号通过第二被测信号接口J2进入第二放大整形器进行放大整形处理，得到CMOS逻辑电平的第二方波信号SN2；

步骤2：CMOS逻辑电平的第一方波信号SN1和CMOS逻辑电平的第二方波信号SN2分别进入分频鉴相器的第一信号输入端和第二信号输入端，分频鉴相器将CMOS逻辑电平的第一方波信号SN1进行二分频获得占空比为50％的方波信号T_c，即周期脉宽信号，分频鉴相器还产生CMOS逻辑电平的第一方波信号SN1和CMOS逻辑电平的第二方波信号SN2的相位差信号T_p，即相差脉宽信号；

步骤3：选通控制器在微处理器的控制下依次将相差脉宽信号和周期脉宽信号输送到积分变换器，积分变换器分别对相差脉宽信号和周期脉宽信号进行积分变换，积分变换器依次输出正比于相差脉宽信号的电压信号U_P和正比于周期脉宽信号的电压信号U_C；