[发明专利]一种单相正弦信号幅值与相位快速检测方法

说明书

本发明公开了一种单相正弦信号幅值与相位快速检测方法。该方法使用传感器将正弦信号采样变换成电压信号后送入数字控制器，控制器采用恒定时间间隔的方式采样该信号并计算幅值与相位。该方法只需要相邻两次采样值就可以计算出单相正弦信号幅值与相位，相对传统单相正弦信号幅值与相位检测方法，该方法不需要在正弦信号的半周期或全周期内进行多次采样，因而节省了控制器内存，简化了算法，提高了动态响应速度。

技术领域

本发明涉及电子测量技术领域，特别是涉及一种单相交流信号的幅值与相位快速检测方法。

背景技术

在诸多电子设备中，往往需要检测正弦信号的幅值与相位。对于三相正弦信号，可通过坐标变换的方法实时计算三相正弦信号的的幅值与相位。对于单相正弦信号，坐标变换方法并不适用，通常方法是在单相正弦信号半周期或全周期内多次采样，通过计算平均值或有效值的方法来间接得到幅值。这种计算方法为保证精度，在一个正弦信号周期内需进行多次采样(一般采样频率至少是正弦信号频率的20倍)，控制器需要将所有的采样数据保存并计算，因此需要的内存大，运算量大，动态响应特性不够理想。

发明内容

本发明的目的在于提供单相正弦信号幅值与相位快速检测方法。该方法只需要相邻两次采样值就可以计算出幅值与相位，控制器的内存占用少，运算量小，动态性能好。

具体而言，本发明提供一种单相正弦信号幅值快速检测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤S1：采用专用传感器检测单相正弦信号；

步骤S2：对传感器输出的单相正弦信号进行预处理；

步骤S3：将预处理后的单相正弦信号进行模数转换；

步骤S4：以如下方式采样正弦信号：每隔Ts读取一次数字采样值并除以采样系数得到正弦信号瞬时值i(k)并保存，Ts为预设中断周期，式中的k表示第k个中断周期，并且保存前一个中断周期的采样值i(k-1)；

步骤S5：在第k个中断周期中，通过以下表达式计算正弦信号幅值A：

上式中，i(k-1)与i(k)分别为第k-1与第k个中断周期正弦信号瞬时采样值，其中，cosΔθ＝cos(2πfTs)，sinΔθ＝sin(2πfTs)，f为所检测的正弦信号频率，

步骤S6：在每个中断周期重复上述步骤S4-S5，将i(k)代替i(k-1)，将i(k+1)代替i(k)，计算最新的正弦信号幅值；

步骤S7：对通过步骤S6计算出的若干次幅值进行平均或低通滤波。

在一种优选实现方式中，所述方法还包括以如下方式计算正弦信号相位