CN102103163B - 基于同步锁相和半波预估的任意波形测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于同步锁相和半波预估的任意波形测量方法，具体测量方法为：运用CPU外围的硬件数字锁相机构，会对电力参数计算带来误差，将小波变换的预估计方法应入自适应流水线测量中，可以通过对波形的细微频谱分析估算出其基波谱的特征，从而预拟合基波波形，在上一周期采样后对采样值进行误差判断，将误差较大的值修正，从而到达准确测量的目的。本发明的技术效果是：可以较大的提高电力参数测试的精度和测试的实时性，并能将原用硬件处理的环节改由软件处理，降低了产品的成本。对数字仪表，发电机组控制器技术含量的提升有着较大的促进作用，具有广泛的适应性和很好的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及一种任意波形测量方法，尤其涉及一种基于同步锁相和半波预估的任意波形测量方法。
背景技术
[0002] 据调研，以往任意波形测量方法基本采用通过硬件电路转化成有效值或定采样间隔进行直接脉冲信号卷积的方式，但以上方法只对频率稳定，波形畸变率极小的交流信号适用。对由汽油或柴油发动机提供动力的发电机组，其频率会在一定范围内波动，且对于以提供功率为主的电力交流信号，波形都会随着负载的变化发生一定的变化，而这种畸变对于整流性负载特别明显。对于要求比较高的控制电路，由于采样频率的误差以及响应时间所导致的信号缺损会引起最后计算精度的误差，而对于高精度的测量设备，这种测量误差是不可接受的。发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于同步锁相和半波预估的任意波形测量方法，采用同步数字锁相技术和半波预估的方法对波形进行高精度频率测量，实时调整采样间隔时间，用获取的精确频率修正波形的采样间隔时间，以把采样误差控制在最小。同时，在波形采样时运用小波变化的算法，进行半波预估计，使得系统在对前半个周期交流波进行实时测量的同时，可以综合前个周期的波形对后半周期的波形特征进行预估计，突出被采样交流电的基波特征，以加快系统的计算速度和准确度。
本发明是这样来实现的，时钟基准电路连接硬件数字锁相机构，硬件数字锁相机构分别连接被测信号调理电路和倍频电路，倍频电路连接CPU，CPU连接A/D采样模块，A/D采样模块连接被测信号调理电路，其具体测量方法为：运用CPU外围的硬件数字锁相机构，使时钟基准电路触发产生与被测波形同步的脉冲信号，即脉冲信号的上升沿、下降沿和被测信号的过零点同步，由于进行了锁相同步，又由于信号是时钟基准电路产生的，脉冲信号的周期信号即可以完全等同于被测信号的周期，同时这一脉冲信号经过倍频电路倍频（512或1024倍）后引入CPU的外部中断，作为A/D采样模块间隔时间，用以触发AD转换，此时被测信号频率测量精度大大提高，将波形过零点的误差降到最小（小于万分之一），然后CPU将A/D采样的数据以拟合为若干梯形的组合的方式还原波形，这样，无论波形畸变到任何程度，CPU都可以准确的计算出其非常准确的电压值；对于发电机组带整流负载等非阻性负载时，波形畸变很大，且由于存在强大的电磁干扰，会在波形上叠加大量高频纹波，在触发启动A/D采样模块时很容易出现大量的误采样点，会对电力参数计算带来误差，将小波变换的预估计方法应入自适应流水线测量中，可以通过对波形的细微频谱分析估算出其基波谱的特征，从而预拟合基波波形，在上一周期采样后对采样值进行误差判断，将误差较大的值修正，从而到达准确测量的目的。
本发明的技术效果是：可以较大的提高电力参数测试的精度和测试的实时性，并能将原用硬件处理的环节改由软件处理，降低了产品的成本。对数字仪表，发电机组控制器技术含量的提升有着较大的促进作用,具有广泛的适应性和很好的经济型。
附图说明
图1为本发明的原理方框图。
图2为本发明被测信号同步图。
在图中，1、时钟基准电路 2、硬件数字锁相机构 3、被测信号调理电路 4、倍频电路 5、CPU 6、A/D采样模块 7、同步的脉冲信号 8、被测信号。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明是这样来实现的，时钟基准电路1连接硬件数字锁相机构3，硬件数字锁相机构3分别连接被测信号调理电路4和倍频电路5，倍频电路5连接CPU5，CPU5连接A/D采样模块6，AD采样模块6连接被测信号调理电路3，其具体测量方法为：运用CPU外围的硬件数字锁相机构，使时钟基准电路触发产生与被测波形同步的脉冲信号7，即脉冲信号的上升沿、下降沿和被测信号8的过零点同步，由于进行了锁相同步，又由于信号是时钟基准电路产生的，脉冲信号的周期信号即可以完全等同于被测信号的周期，同时这一脉冲信号经过倍频电路倍频（512或1024倍）后引入CPU的外部中断，作为A/D采样模块间隔时间，用以触发A/D转换，此时被测信号频率测量精度大大提高，将波形过零点的误差降到最小（小于万分之一），然后CPU将A/D采样的数据以拟合为若干梯形的组合的方式还原波形，这样，无论波形畸变到任何程度，CPU都可以准确的计算出其非常准确的电压值；对于发电机组带整流负载等非阻性负载时，波形畸变很大，且由于存在强大的电磁干扰，会在波形上叠加大量高频纹波，在触发启动A/D采样模块时很容易出现大量的误采样点，会对电力参数计算带来误差，将小波变换的预估计方法应入自适应流水线测量中，可以通过对波形的细微频谱分析估算出其基波谱的特征，从而预拟合基波波形，在上一周期采样后对采样值进行误差判断，将误差较大的值修正，从而到达准确测量的目的。
Claims (1)
1.一种基于同步锁相和半波预估的任意波形测量方法，它包括时钟基准电路、硬件数字锁相机构、被测信号调理电路、倍频电路、CPU、A/D采样模块，时钟基准电路连接硬件数字锁相机构，硬件数字锁相机构分别连接被测信号调理电路和倍频电路，倍频电路连接CPU，CPU连接A/D采样模块，A/D采样模块连接被测信号调理电路，其特征是具体测量方法为：运用CPU外围的硬件数字锁相机构，使时钟基准电路触发产生与被测信号同步的脉冲信号，即脉冲信号的上升沿、下降沿和被测信号的过零点同步，由于进行了锁相同步，又由于脉冲信号是时钟基准电路产生的，脉冲信号的周期即可以完全等同于被测信号的周期，同时这一脉冲信号经过倍频电路倍频后引入CPU的外部中断，将脉冲信号倍频后的周期作为A/D采样模块间隔时间，用以触发AD转换，此时被测信号频率测量精度大大提高，将波形过零点的误差降到最小，然后CPU将A/D采样模块采样的数据以拟合为若干梯形的组合的方式还原波形，这样，无论波形畸变到任何程度，CPU都可以准确的计算出被测信号的电压值；对于发电机组带非阻性负载时，波形畸变很大，且由于存在强大的电磁干扰，会在波形上叠加大量高频纹波，在触发启动A/D采样模块时很容易出现大量的误采样点，会对电力参数计算带来误差，将小波变换的预估计方法应用于自适应流水线测量中，可以通过对波形的细微频谱分析估算出其基波谱的特征，从而预拟合基波波形，在上一周期采样后对采样值进行误差判断，将本周期误差较大的值修正，从而到达准确测量的目的。
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