CN102486495B - 信号延迟时间的测量方法 - Google Patents

Abstract

一种信号延迟时间的测量方法，用以求得待测信号中的第一周期波与第二周期波间的信号延迟时间，该测量方法包括于一起点时间与一终点时间范围内，撷取第一周期波以成为第一取样信号；自距离起点时间与终点时间的预设整数倍数的粗略周期范围内，撷取第二周期波以成为第二取样信号；计算第一取样信号的第一振幅总和；计算第二取样信号的第二振幅总和；利用第一振幅总和与第二振幅总和的总振幅差值、第一周期波于起点时间处的振幅、第一周期波于终点时间处的振幅、起点时间与结束时间求得信号延迟时间。

Description

信号延迟时间的测量方法

技术领域

本发明涉及一种测量方法，尤其涉及一种信号延迟时间的测量方法。 

背景技术

频率测量的精准度，除了本身的规格外，同时也会影响到其它测量值的精准度，因为有许多测量值都是以信号周期为基础做运算，例如有效值(root mean square；rms)、谐波成份与总谐波失真(Total Harmonic Distortion；THD)，因此精准的频率测量是相当必要的。 

然而，在硬件上直接检测信号频率，非常容易受到细微的噪声以及取样频率(sampling clock)的分辨率影响，而使得所测量到的频率精确度有限。 

现有技术中若要求得分辨率大于取样频率的频率的信号频率，必须持续测量多个周期的信号，再将多个周期的时间累加，并计算其平均值，但是这样的频率测量方法需要花费较多的时间，且计算出的频率是为众多周期波的频率平均值，观察者无法从中判别出每一个周期波的信号延迟时间。 

发明内容

本发明所欲解决的技术问题与目的： 

缘此，本发明的主要目的在于提供一种信号延迟时间的测量方法，该测量方法是用以对两个周期波进行取样，并计算出两个周期波之间的信号延迟时间。 

本发明解决问题的技术手段： 

一种信号延迟时间的测量方法，用以对具有一粗略周期的一待测信号进行测量，以求得该待测信号中的一第一周期波与一第二周期波间的一信号延迟时间，该第一周期波与该第二周期波相距一预设整数倍数的该粗略周期，该测量方法包括：于一起点时间与一终点时间范围内，撷取该第一周期波以成为一第一取样信号；自距离该起点时间与该终点时间的该预设整数倍数的该粗略周期范围内，撷取该第二周期波以成为一第二取样信号；计算该第一取样信号的一第一振幅总和；计算该第二取样信号的一第二振幅总和；计算该第一振幅总和与该第二振幅总和的一总振幅差值；利用该总振幅差值、该第一周期波于该起点时间处的振幅、该第一周期波于该终点时间处的振幅、该起点时间与该终点时间求得该信号延迟时间。

于本发明的一较佳实施例中，该信号延迟时间为M*ΔS/[(M+1)*(f(t1)-f(t2))]，其中M为该终点时间与该起点时间的时间差，ΔS系为该总振幅差值，f(t1)为该第一周期波于该起点时间处的振幅，f(t2)为该第一周期波于该终点时间处的振幅。 

于本发明的一较佳实施例中，该第一取样信号为一线性信号。 

本发明对照现有技术的功效： 

相较于现有的频率测量方法，本发明的信号延迟时间的测量方法能够对待测信号中的任意两个周期波进行取样与计算，并得到两个周期波之间的信号延迟时间，因此所需的测量时间较短，并且能够判别出单一周期波的信号延迟时间，深具实用价值。 

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。 

附图说明

图1为待测信号的示意图； 

图2为第一周期波与第二周期波迭合的示意图；以及 

图3为信号延迟时间的测量方法的流程图。 

其中，附图标记 

粗略周期C 

第一周期波S1 

第一取样信号S11 

第二周期波S2 

第二取样信号S21 

信号延迟时间β 

起点时间t1 

终点时间t2 

总振幅差值ΔS 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述： 

本发明是关于一种测量方法，尤指一种信号延迟时间的测量方法。以下兹列举一较佳实施例以说明本发明，然本领域技术人员均知此仅为一举例，而并非用以限定发明本身。有关此较佳实施例的内容详述如下。 

请参阅图1、图2与图3，图1为待测信号的示意图，图2为第一周期波与第二周期波迭合的示意图，图3为本发明信号延迟时间的测量方法的流程图。本发明的信号延迟时间的测量方法，是用以对具有一粗略周期C的一待测信号进行测量，以求得该待测信号中的一第一周期波S1与一第二周期波S2间的一信号延迟时间β，该第一周期波S1与该第二周期波S2是相距一预设整数倍数的该粗略周期C，而于本实施例中，仅以该第一周期波S1与该第二周期波S2差距一个粗略周期C作为举例，该测量方法包括以下步骤： 

于一起点时间t1与一终点时间t2范围内，撷取该第一周期波S1以成为一第一取样信号S11(步骤S101)；自距离该起点时间t1与该终点时间t2的该预设整数倍数的该粗略周期C范围内，撷取该第二周期波S2以成为一第二取样信号S21(步骤S103)。 

接着，计算该第一取样信号S11的一第一振幅总和(步骤S105)，并计算该第二取样信号S22的一第二振幅总和(步骤S107)；在得到第一振幅总和与第二振幅总和后，计算该第一振幅总和与该第二振幅总和的一总振幅差值ΔS(步骤S109)。 

最后，利用该总振幅差值ΔS、该第一周期波于该起点时间处的振幅、该第一周期波于该终点时间处的振幅、该起点时间t1与该结束时间t2求得该信号延迟时间β(步骤S111)；其中，于本实施例中的较佳者，该信号延迟时间β为M*ΔS/[(M+1)*(f(t1)-f(t2))]，其中M为该结束时间t2与该起点时间t1的时 间差，f(t1)为该第一周期波于该起点时间处的振幅，f(t2)为该第一周期波于该终点时间处的振幅。 

为了更清楚的描述本发明的信号延迟时间的测量方法，以下将说明计算公式的推导。 

首先，假设第一取样信号S11与第二取样信号S21为一线性信号，也即第一取样信号S11与第二取样信号S21的振幅与时间呈线性相关，因此第一取样信号S11与第二取样信号S21的振幅的斜率均为(f(t1)-f(t2))/M，而第一取样信号S11与第二取样信号S21于同一时间点上的振幅差则为β*(f(t1)-f(t2))/M，因此第一取样信号S11与第二取样信号S21的总振幅差值ΔS即为(M+1)*β*(f(t1)-f(t2))/M，经由分式整理将信号延迟时间β独立出后，即可得知信号延迟时间β为M*ΔS/[(M+1)*(f(t1)-f(t2))]；要特别说明的是，虽然公式推导中假设第一取样信号S11与第二取样信号S21为一线性信号，然实际测量时第一取样信号S11与第二取样信号S21仍可以为非线性信号；此外，在测量信号延迟时间β时，ΔS越大、取样频率的频率越大、第一取样信号S11与第二取样信号S21越接近线性信号或者时间差M越大，则信号延迟时间β的分辨率就越大。 

综合以上所述，相较于现有的频率测量方法，本发明的信号延迟时间的测量方法能够对待测信号中的任意两个周期波进行取样与计算，并得到两个周期波之间的信号延迟时间β，以供使用者利用信号延迟时间β进一步估算出叫高分辨率的待测信号的频率，由于本频率测量方法不需持续测量多个周期波即可进行计算，因此所需的测量时间较短，并且能够判别出单一周期波的信号延迟时间β利用深具实用价值。 

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (2)

1.一种信号延迟时间的测量方法，用以对具有一粗略周期的一待测信号进行测量，以求得该待测信号中的一第一周期波与一第二周期波间的一信号延迟时间，该第一周期波与该第二周期波相距一预设整数倍数的该粗略周期，其特征在于，该测量方法包括：

(a)于一起点时间与一终点时间范围内，撷取该第一周期波以成为一第一取样信号；

(b)自距离该起点时间与该终点时间的该预设整数倍数的该粗略周期范围内，撷取该第二周期波以成为一第二取样信号；

(c)计算该第一取样信号的一第一振幅总和；

(d)计算该第二取样信号的一第二振幅总和；

(e)计算该第一振幅总和与该第二振幅总和的一总振幅差值；以及

(f)利用该总振幅差值、该第一周期波于该起点时间处的振幅、该第一周期波于该终点时间处的振幅、该起点时间与该终点时间求得该信号延迟时间，该信号延迟时间为M*ΔS/[(M+1)*(f(t1)-f(t2))]，其中M为该终点时间与该起点时间的时间差，ΔS为该总振幅差值，f(t1)为该第一周期波于该起点时间处的振幅，f(t2)为该第一周期波于该终点时间处的振幅。

2.根据权利要求1所述的信号延迟时间的测量方法，其特征在于，该第一取样信号为一线性信号。

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