CN113791260A

CN113791260A - 一种正弦信号参数测量方法及系统

Info

Publication number: CN113791260A
Application number: CN202111073630.8A
Authority: CN
Inventors: 司朝良; 刘文江; 武晓明; 丁晓冬; 何为凯
Original assignee: Shandong Jiaotong University
Current assignee: Shandong Jiaotong University
Priority date: 2021-09-14
Filing date: 2021-09-14
Publication date: 2021-12-14

Abstract

本发明属于仪器仪表技术领域，具体涉及一种正弦信号的参数测量方法及系统。本发明利用DDS本振源的频率精细调节，将频率范围很宽的正弦信号经过混频后变成频率单一的中频信号，借助于高分辨率A/D转换器和FIFO存储器，精确测量信号幅度；同时利用波形变换器将正弦信号变成方波信号，使得频率测量更方便，测量精度更高。

Description

一种正弦信号参数测量方法及系统

技术领域

本发明涉及仪器仪表技术领域的信号测量技术，具体涉及一种正弦信号的参数测量方法及系统。

背景技术

在仪器仪表、通信等领域，为了实现特定的目的，经常需要对正弦信号的幅值、有效值、周期、频率等参数进行测量。现有的正弦信号参数测量方法很多，最常用的测量手段是采用示波器进行测量，也可以采用真有效值转换器实现对正弦信号有效值的测量，用测周法或测频法实现对正弦信号周期和频率的测量。

现有的正弦信号参数测量方法各有不同的缺点，示波器测量法受其本身电路频带宽度或人为读数因素的限制，测量精度较低；而其他的测量方法要么只能测量有效值等幅度参数，要么只能测量频率或周期等时间参数，一种方法往往不能既测量幅度参数又测量时间参数，而且可测量的正弦信号频率较低。

发明内容

为了克服上述技术问题的缺点，本发明提供了一种功能齐全、测量准确的正弦信号参数测量方法及系统。

本发明的正弦信号参数测量方法，其特别之处在于，包括以下步骤：a)选取一个双刀双掷型继电器J，静态时，继电器J的静触点B1、B2分别与公共端子C1、C2接通，将被测正弦信号u_s从继电器的公共端子C1引入，继电器的公共端子C2连接到混频器的射频输入端RF；b)所述继电器的两个静触点B1、B2用导线短路，继电器的动触点A1连接到衰减器的输入端，衰减器的输出端连接到继电器的动触点A2；c)所述混频器的本振输入端LO连接到DDS本振源的输出端，混频器的中频输出端经匹配电阻连到带通滤波器的输入端，带通滤波器输出的中频信号u_I分成两路，一路连接到波形变换器的输入端，另一路输送到差分匹配网络；d)所述混频器RF端的被测信号频率f_S、LO端的本振信号频率f_L和带通滤波器输出的中频信号频率f_I满足公式(1):

f_I＝f_L－f_S (1)；

e)所述波形变换器输出的方波信号u_P接到STM32微控制器的一个可以配置为PWM输入捕获模式的GPIO引脚；f)所述中频信号u_I经过差分匹配网络后，输送到A/D转换器的模拟电压输入端，A/D转换器的数据输出端连接到FIFO存储器的数据输入端，FIFO存储器的数据输出端连接到STM32微控制器的I/O口；g)所述STM32微控制器通过时钟线控制A/D转换器的模数转换过程和转换数据实时输出；h)所述STM32微控制器通过时钟线、控制线和数据线与DDS本振源相连，基于对被测信号频率f_S的预估值，从键盘置入数值设定DDS本振源的输出正弦波信号频率f_L，使得依据公式(1)算出的f_I＝455kHz；i)所述STM32微控制器将与波形变换器输出u_P相连的GPIO引脚配置为PWM输入捕获模式，并测算出u_P的方波信号频率f_IC，f_IC是公式(1)中f_I的测量值；若f_IC的数值偏离455kHz超过10kHz，则依据测算值，利用公式(1)重新计算，并从键盘重新置入f_L的频率值，使得f_IC在445kHz～465kHz之间，再测量得到最终的方波信号频率f_IC；j)所述STM32微控制器根据最终置入的f_L值，依据公式(2)计算得到被测正弦信号的频率f_SC：

f_SC＝f_L－f_IC (2)

f_SC的倒数就是被测正弦信号的周期T_SC；k)所述STM32微控制器与FIFO存储器数据输出端相连的I/O口配置成数据输入方式，依据带通滤波器输出的中频信号周期读取FIFO的输出数据，判断并计算出所述A/D转换器输入正弦波的最大值U_mc，利用公式

得到有效值U_c；l)选取已知频率为1MHz、最大值是1V的标准正弦波作为被测正弦信号u_s，从键盘设定DDS本振源的信号频率f_L为0.545MHz，按照所述步骤a～k的方法，先分别测得该标准正弦波的周期、频率、最大值、有效值的初次测量值T_SB、f_SB、U_mB、U_B，再利用下述公式(3)～(6)分别得到各个参数的误差值ΔT、Δf、ΔU_m、ΔU：

ΔT＝T_SB-1×10^-6(s) (3)

Δf＝f_SB-1×10⁶(Hz) (4)

ΔU_m＝U_mB-1(V) (5)

ΔU＝U_B-0.7(0)7 (6)

m)根据步骤l得到的各个参数的误差值，所述STM32微控制器依据下述公式(7)～(10)对步骤j、k测得的各个参数进行修正：

T_S＝T_SC-ΔT(s) (7)

f_S＝f_SC-Δf(Hz) (8)

U_m＝U_mc-ΔU_m(V) (9)

U＝U_c-ΔU(V) (10)

得到准确的被测正弦信号周期T_S、频率f_S、最大值U_m和有效值U，如果测得的正弦信号最大值U_m不超过1V，则依据公式(9)、(10)所得的U_m、U分别是被测正弦信号的最终电压最大值和有效值，STM32微控制器直接将测量结果送去显示器显示；n)如果步骤m中测得的正弦信号最大值U_m超过1V，则所述STM32微控制器控制双刀双掷型继电器J动作，使继电器的动触点A1、A2分别与公共端子C1、C2接通，将衰减器串联进被测信号通路，再按步骤a～m的方法测得被测正弦波的最大值U_m、有效值U，并按下述公式(11)、(12)重新计算：

公式(11)中的dB为衰减器的分贝数绝对值，公式(11)、(12)中的U_mN、U_N分别是被测正弦信号电压最大值和有效值的最终测量结果，STM32微控制器将U_mN、U_N的结果输出到显示器显示。

本发明的正弦信号参数测量方法，其特征还在于：所述步骤k的详细过程是，STM32微控制器通过时钟线、控制线与FIFO存储器相连，STM32微控制器与FIFO存储器数据输出端相连的I/O口配置成数据输入方式，在PWM输入捕获通道检测到u_P脉冲第一个上升沿时，STM32微控制器将FIFO的读有效端

置成低电平，开始读取FIFO的输出数据；待STM32微控制器的PWM输入捕获通道检测到u_P脉冲第二个上升沿时，将读有效端

置成高电平，停止读取FIFO的输出数据，至此完成一个周期的A/D转换器输入正弦波幅度数据采集；从这些数据中找出最大数值即为该正弦波的最大值U_mc，有效值U_c为

为保证测量精度，STM32微控制器读取对应n个周期A/D转换器输入正弦波的FIFO输出数据，所述n取大于2的正整数，每个周期找出一个最大值，得到n个最大值，取该n个最大值的平均值作为最终的A/D转换器输入正弦波最大值U_mc。u_P脉冲两个相邻上升沿之间的时间间隔对应着A/D转换器输入正弦波的一个周期。

波形变换器的作用是将正弦波转换成同频方波，方便STM32微控制器直接测量频率和周期。

相应地，为了克服上述技术问题的缺点，本发明提供了一种实施方便、测量准确的正弦信号参数测量系统。

正弦信号参数测量系统，包括：双刀双掷型继电器J，衰减器，混频器，DDS本振源，波形变换器，带通滤波器，差分匹配网络，A/D转换器，FIFO存储器，STM32微控制器，显示器，键盘；其特征在于：衰减器串接在继电器J的两个动触点A1、A2之间；被测正弦信号u_s从继电器J的公共端子C1引入，从继电器J的公共端子C2连接到混频器的射频输入端RF；继电器J的两个静触点B1、B2用导线短路，混频器的本振输入端LO连接到DDS本振源的输出端；继电器J静态时，被测正弦信号不经过衰减器，直接到达混频器的RF端，混频器的中频输出端经匹配电阻连到带通滤波器的输入端，带通滤波器输出的中频信号u_I分成两路，一路连接到波形变换器的输入端，另一路输送到差分匹配网络；波形变换器的输出端u_P连接到STM32微控制器的一个可以配置为PWM输入捕获模式的GPIO引脚；中频信号u_I经过差分匹配网络后，输送到A/D转换器的模拟电压输入端，A/D转换器的数据输出端连接到FIFO存储器的数据输入端，FIFO存储器的数据输出端连接到STM32微控制器的I/O口；STM32微控制器通过时钟线、控制线和数据线与DDS本振源相连，从键盘置入数值设定DDS本振源的输出正弦波信号频率；STM32微控制器通过时钟线控制A/D转换器的模数转换过程和转换数据实时输出；STM32微控制器将与波形变换器输出端u_P相连的GPIO引脚配置为PWM输入捕获模式，并测算出u_P送来的方波信号频率，再计算得到被测正弦信号的频率和周期；STM32微控制器与FIFO存储器数据输出端相连的I/O口配置成数据输入方式，依据带通滤波器输出中频信号周期读取FIFO的输出数据，判断并计算出A/D转换器输入正弦波的最大值、有效值；然后对已知频率为1MHz、最大值是1V的标准正弦波进行测量，得到正弦波频率、周期、电压最大值、电压有效值等参数的测量误差值，由STM32微控制器根据各个参数的测量误差值进行误差修正，得到被测正弦信号的频率、周期、电压最大值、电压有效值等准确参数，并将测算的结果输出到显示器显示；若继电器J静态时测得的正弦波电压最大值超过1V，则STM32微控制器控制继电器J动作，将衰减器串联入信号通路，重新测量、计算得到被测正弦信号的电压最大值和有效值。

经过混频，将频率范围很宽的被测正弦信号变成频率单一的中频信号，并且中频选为455kHz，频率较低，使得后续频率测量和幅度测量电路简单、可靠，而且测量精度高，尤其可以使用低速的A/D转换器来进行幅度处理，价格低廉，成本大大降低。

带通滤波器的输出经过差分匹配网络后，将单端信号变成双端差分信号，这样有助于减小共模干扰，使得输入到A/D转换器的模拟电压非常纯净，从而使转换精度大大提高。

混频器增益、带通滤波器的插入损耗以及差分匹配网络的损耗，这三者对正弦波幅度测量的影响，都已经折合到了公式(5)、(6)中的电压最大值误差ΔU_m和有效值误差ΔU之中。

本发明的有益效果是：提出一种新型的正弦信号参数测量方法，利用DDS本振源的频率精细调节，将频率范围很宽的正弦信号经过混频后变成频率单一的中频信号，借助于高分辨率A/D转换器和FIFO存储器，使得对正弦波信号幅度测量更加精确、方便；同时利用波形变换器将正弦信号变成方波信号，使得频率测量更方便，测量精度更高。

附图说明

图1为本发明的系统原理框图；图2为本发明的混频器与带通滤波器；图3为本发明的DDS本振源电路；图4是本发明的差分匹配网络、A/D转换器与FIFO存储器电路；图5为本发明的波形变换器电路；图6是本发明的继电器控制电路。

图4中：1差分匹配网络，2FIFO存储器。

具体实施方式

结合附图，本发明的正弦信号参数测量方法，按照以下步骤进行：

a)选取一个型号为NA5W-K的双刀双掷型继电器J，静态时，J的静触点B1、B2分别与其公共端子C1、C2接通；将被测正弦信号u_s从J的公共端子C1引入，J的公共端子C2连接到混频器AD831的射频输入端RF，将被测正弦信号从AD831的RF端引入混频器。

b)将J的两个静触点B1、B2用导线短路，J的动触点A1连接到衰减器的输入端，衰减器的输出端连接到J的动触点A2。

c)混频器AD831的本振输入端LO连接到DDS本振源的输出端，使本振信号u_L输入到混频器的LO端；混频器的中频输出端经匹配电阻连到带通滤波器的输入端，带通滤波器输出的中频信号u_I分成两路，一路连接到波形变换器的输入端，另一路输送到差分匹配网络(1)。

d)本发明选择混频方案，混频器RF端的被测信号频率f_S、LO端的本振信号频率f_L和带通滤波器输出的中频信号f_I满足前述公式(1)。

e)选择微控制器STM32F103ZET6(以下都简称STM32)，将波形变换器的输出端u_P接到STM32的GPIO引脚PA1，并将PA1引脚配置为PWM输入捕获模式。

f)带通滤波器输出的中频信号u_I经过差分匹配网络(1)后，送到A/D转换器AD9649的模拟电压输入端，AD9649的14位数据输出端连接到FIFO存储器(2)74V245的低14位数据输入端，74V245的数据输出端低14位连接到STM32的14根I/O口线。74V245的高4位数据输入端直接接地。

g)STM32通过PA8输出时钟，控制AD9649的模数转换过程和转换数据实时输出。

h)以AD9102为主构成DDS本振源，STM32通过时钟线、控制线和数据线与AD9102的串口相连，基于对被测信号频率f_S的预估值，从键盘置入数值设定DDS本振源的输出正弦波信号频率f_L，使得依据公式(1)算出的f_I＝455kHz。

i)STM32将PA1引脚配置为PWM输入捕获模式，从而测算出u_P送来的方波信号频率f_IC，f_IC即是公式(1)中f_I的测量值；若f_IC的数值偏离455kHz超过10kHz，则依据测算值，利用公式(1)重新计算，并从键盘重新置入f_L的频率值，使得f_IC在445kHz～465kHz之间，再测量得到最终的方波信号频率f_IC。

j)STM32根据最终置入的f_L值，依据公式(2)计算得到被测正弦信号的频率f_SC；f_SC的倒数就是被测正弦信号的周期T_SC。

k)STM32与FIFO存储器(2)74V245数据输出端相连的14根I/O口线配置成数据输入方式，依据带通滤波器输出中频信号周期读取74V245的输出数据，判断并计算出AD9649输入正弦波的最大值U_mc，利用公式

得到有效值U_c。

在步骤k中，STM32读取74V245输出数据的过程是，在PA1引脚检测到u_P脉冲第一个上升沿时，STM32将74V245的读有效端

置成低电平，开始读取74V245的输出数据；待PA1引脚检测到u_P脉冲第二个上升沿时，STM32将74V245的

端置成高电平，停止读取数据，至此完成一个周期的AD9649输入正弦波幅度数据采集；从这些数据中找出最大数值即为该正弦波的最大值U_mc，有效值U_c为

为保证测量精度，对应于AD9649的输入正弦波，STM32读取n个周期的74V245输出数据，n取大于2的正整数。每个周期找出一个最大值，得到n个最大值，取该n个最大值的平均值作为最终的AD9649输入正弦波最大值U_mc。

l)选取已知频率为1MHz、最大值是1V的标准正弦波作为被测正弦信号u_s，从键盘设定DDS本振源的信号频率f_L为0.545MHz，按照前述步骤a～k的方法，先分别测得该标准正弦波的周期、频率、最大值、有效值的初次测量值T_SB、f_SB、U_mB、U_B，再利用公式(3)～(6)分别得到各个参数的误差值ΔT、Δf、ΔU_m、ΔU。

m)根据步骤l得到的各个参数的误差值，由STM32依据公式(7)～(10)对步骤j、k测得的各个参数进行修正，得到准确的被测正弦信号周期T_S、频率f_S、最大值U_m和有效值U。如果测得的正弦信号最大值U_m不超过1V，则STM32直接将测量结果送去显示器显示。

n)如果步骤m中测得的正弦信号最大值U_m超过1V，为防止AD831和AD9649过载，STM32需要控制继电器J动作，使J的动触点A1、A2分别与公共端子C1、C2接通，将衰减器串联进被测信号通路，以减小输入到混频器AD831的RF信号幅度。再按步骤a～m的方法测得被测正弦波的最大值U_m、有效值U，并按公式(11)、(12)重新计算，得到被测正弦信号电压最大值和有效值的最终测量结果，STM32将U_mN、U_N的结果输出到显示器显示。

如附图所示，给出了本发明的正弦信号参数测量系统，其包括：双刀双掷型继电器J，衰减器，混频器，DDS本振源，波形变换器，带通滤波器，差分匹配网络(1)，A/D转换器，FIFO存储器(2)，STM32微控制器，显示器，键盘以及必要的电源。

如附图5所示，波形变换器以高速比较器MAX978及外围阻容元件构成，该电路结构设计巧妙、简单，比较器同相输入端和反相输入端所接阻容元件参数一致。但由于比较器同相端外接电阻、电容并联，而反相端外接电阻、电容串联，反相端输入电压取自电容和地线之间，这样经过并联的电阻、电容后进入同相端的信号相位总是超前反相端的信号相位。该电路能对微弱的正弦电压进行波形变换，即使系统初测时DDS本振源频率设置偏差较大，混频器输出中频频率偏离455kHz较远，导致带通滤波器输出的中频电压u_I很小，也能保证波形变换电路输出正常幅度的方波信号u_P。避免了因为本振频率设置偏差较大导致没有稳定的u_P脉冲供STM32进行测频的情况发生。

如附图1所示，衰减器串接在继电器J的两个动触点A1、A2之间；被测正弦信号u_s从继电器J的公共端子C1引入，从继电器J的公共端子C2连接到混频器的射频输入端RF；而继电器J的两个静触点B1、B2用导线短路。这样，在继电器J静态时，由于J的两个公共端子C1、C2分别与两个静触点B1、B2相连，使得被测正弦信号u_s不经过衰减器，直接送到混频器射频输入端，与混频器本振端LO的信号进行混频。

只有当继电器J静态，STM32测得的被测正弦波电压最大值超过1V时，STM32才控制继电器J动作，将衰减器串联入被测信号通路，使输入到混频器RF端的信号幅度减小，以保证混频器不过载，满足线性工作要求。同时使得输入到AD9649的模拟电压幅度在正常转换范围内。这种措施对于减小非线性失真引起的测量误差是非常有效的。

本实施例中，混频器选用有源混频器AD831，AD831内部带有放大器，混频增益大于1，可以部分抵消带通滤波器的插入损耗。如附图2所示的混频器的增益为：

附图2所示的电阻RT为带通滤波器输入、输出阻抗匹配电阻，为满足带通滤波器的滤波特性，RT应与实际带通滤波器的输入、输出阻抗相一致。带通滤波器选用中心频率为455kHz的陶瓷滤波器，6dB带宽为20kHz。

附图4所示，FIFO存储器(2)74V225数据位数是18位，存储深度是4096，为与A/D转换器AD9649数据位数一致，选用低14位D0～D13，而高四位没有画出，实际使用时将D14～D17数据输入端全部接地。

STM32F103ZET6选用外部高稳定度的8MHz晶振，将主时钟频率配置为72MHz，并将PA8引脚配置为MOC端，作为时钟输出，MOC时钟频率设置为外部时钟源HSE的8MHz，给AD9649提供转换时钟，同时也是DDS本振源的工作时钟和FIFO存储器(2)的读写时钟。

A/D转换器AD9649内部提供电压基准，在STM32提供的MOC时钟控制下实时完成模数转换，并通过并行数据接口将转换结果送往FIFO存储器(2)74V245。

实施例中，STM32的GPIOA.1即PA1引脚配置成PWM输入捕获功能，作为定时器TIM5的第2通道，上升沿捕获，选择输入触发源为TI5FP2，将TIM5的第1通道设置为从机，从机复位。假设输入脉冲u_P从低电平开始跳变，在第一个上升沿到来时，第1、2通道同时检测到上升沿。因第1通道设置为复位模式，所以将TIM5的计数值复位至0，此时不会产生中断。下一个到来的电平边沿是下降沿，此时第1通道发生捕获事件，将当前计数值存入第1通道的捕获/比较寄存器CCR1里，该计数值可用于计算脉冲宽度。在输入脉冲的第二个上升沿到来时，第2通道发生捕获事件，当前的计数值存入第2通道的捕获/比较寄存器CCR2里；同时产生中断，进入中断程序。在中断程序中，读取CCR2的计数值，为保证测量精度，用浮点数进行运算，得到u_P脉冲信号的频率，并将TIM5计数值复位至0，一次完整的捕获过程完成。u_P脉冲信号的频率测量值f_IC如公式14所示：

然后，根据DDS置入的f_L频率数值，利用公式(2)算出被测正弦信号的首测频率值f_SC。再利用前述步骤(l)、(m)中测量的误差修正值，根据公式(3)、(4)、(7)、(8)，算出被测正弦信号的精确频率值和周期值。

因为STM32的计数器为16位，一个周期最多计数65535个脉冲，所以STM32输入捕获通道直接可测的最小频率＝主时钟频率/65535，即STM32最小可测频率为：

本实施例中，因为采用混频方案，送到STM32输入捕获通道的脉冲信号频率是系统中频信号频率455kHz，选用12.6dB衰减器时，实际可以测量频率范围10Hz～49.545MHz、有效值为10mV～3V的正弦波信号的频率、周期、电压有效值、最大值等参数，测量精度很高。

Claims

1.一种正弦信号参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)选取一个双刀双掷型继电器J，静态时，继电器J的静触点B1、B2分别与公共端子C1、C2接通，将被测正弦信号u_s从继电器的公共端子C1引入，继电器的公共端子C2连接到混频器的射频输入端RF；

b)所述继电器的两个静触点B1、B2用导线短路，继电器的动触点A1连接到衰减器的输入端，衰减器的输出端连接到继电器的动触点A2；

c)所述混频器的本振输入端LO连接到DDS本振源的输出端，混频器的中频输出端经匹配电阻连到带通滤波器的输入端，带通滤波器输出的中频信号u_I分成两路，一路连接到波形变换器的输入端，另一路输送到差分匹配网络；

d)所述混频器RF端的被测信号频率f_S、LO端的本振信号频率f_L和带通滤波器输出的中频信号频率f_I满足公式(1):

f_I＝f_L－f_S (1)；

e)所述波形变换器输出的方波信号u_P接到STM32微控制器的一个可以配置为PWM输入捕获模式的GPIO引脚；

f)所述中频信号u_I经过差分匹配网络后，输送到A/D转换器的模拟电压输入端，A/D转换器的数据输出端连接到FIFO存储器的数据输入端，FIFO存储器的数据输出端连接到STM32微控制器的I/O口；

g)所述STM32微控制器通过时钟线控制A/D转换器的模数转换过程和转换数据实时输出；

h)所述STM32微控制器通过时钟线、控制线和数据线与DDS本振源相连，基于对被测信号频率f_S的预估值，从键盘置入数值设定DDS本振源的输出正弦波信号频率f_L，使得依据公式(1)算出的f_I＝455kHz；

i)所述STM32微控制器将与波形变换器输出u_P相连的GPIO引脚配置为PWM输入捕获模式，并测算出u_P的方波信号频率f_IC，f_IC是公式(1)中f_I的测量值；若f_IC的数值偏离455kHz超过10kHz，则依据测算值，利用公式(1)重新计算，并从键盘重新置入f_L的频率值，使得f_IC在445kHz～465kHz之间，再测量得到最终的方波信号频率f_IC；

j)所述STM32微控制器根据最终置入的f_L值，依据公式(2)计算得到被测正弦信号的频率f_SC，

f_SC＝f_L－f_IC (2)

f_SC的倒数就是被测正弦信号的周期T_SC；

k)所述STM32微控制器与FIFO存储器数据输出端相连的I/O口配置成数据输入方式，依据带通滤波器输出的中频信号周期读取FIFO的输出数据，判断并计算出所述A/D转换器输入正弦波的最大值U_mc，利用公式

得到有效值U_c；

l)选取已知频率为1MHz、最大值是1V的标准正弦波作为被测正弦信号u_s，从键盘设定DDS本振源的信号频率f_L为0.545MHz，按照所述步骤a～k的方法，先分别测得该标准正弦波的周期、频率、最大值、有效值的初次测量值T_SB、f_SB、U_mB、U_B，再利用下述公式(3)～(6)分别得到各个参数的误差值ΔT、Δf、ΔU_m、ΔU：

ΔT＝T_SB-1×10^-6(s) (3)

Δf＝f_SB-1×10⁶(Hz) (4)

ΔU_m＝U_mB-1(V) (5)

ΔU＝U_B-0.707(V) (6)

T_S＝T_SC-ΔT(s) (7)

f_S＝f_SC-Δf(Hz) (8)

U_m＝U_mc-ΔU_m(V) (9)

U＝U_c-ΔU(V) (10)

得到准确的被测正弦信号周期T_S、频率f_S、最大值U_m和有效值U，如果测得的正弦信号最大值U_m不超过1V，则依据公式(9)、(10)所得的U_m、U分别是被测正弦信号的最终电压最大值和有效值，STM32微控制器直接将测量结果送去显示器显示；

n)如果步骤m中测得的正弦信号最大值U_m超过1V，则所述STM32微控制器控制双刀双掷型继电器J动作，使继电器的动触点A1、A2分别与公共端子C1、C2接通，将衰减器串联进被测信号通路，再按步骤a～m的方法测得被测正弦波的最大值U_m、有效值U，并按下述公式(11)、(12)重新计算：

2.根据权利要求1所述的正弦信号参数测量方法，其特征在于：所述步骤k的详细过程是，STM32微控制器通过时钟线、控制线与FIFO存储器相连，STM32微控制器与FIFO存储器数据输出端相连的I/O口配置成数据输入方式，在PWM输入捕获通道检测到u_P脉冲第一个上升沿时，STM32微控制器将FIFO的读有效端

为保证测量精度，STM32微控制器读取对应n个周期A/D转换器输入正弦波的FIFO输出数据，所述n取大于2的正整数，每个周期找出一个最大值，得到n个最大值，取该n个最大值的平均值作为最终的A/D转换器输入正弦波最大值U_mc。

3.正弦信号参数测量系统，包括：双刀双掷型继电器J，衰减器，混频器，DDS本振源，波形变换器，带通滤波器，差分匹配网络，A/D转换器，FIFO存储器，STM32微控制器，显示器，键盘；其特征在于：衰减器串接在继电器J的两个动触点A1、A2之间；被测正弦信号u_s从继电器J的公共端子C1引入，从继电器J的公共端子C2连接到混频器的射频输入端RF；继电器J的两个静触点B1、B2用导线短路，混频器的本振输入端LO连接到DDS本振源的输出端；继电器J静态时，被测正弦信号不经过衰减器，直接到达混频器的RF端，混频器的中频输出端经匹配电阻连到带通滤波器的输入端，带通滤波器输出的中频信号u_I分成两路，一路连接到波形变换器的输入端，另一路输送到差分匹配网络；波形变换器的输出端u_P连接到STM32微控制器的一个可以配置为PWM输入捕获模式的GPIO引脚；中频信号u_I经过差分匹配网络后，输送到A/D转换器的模拟电压输入端，A/D转换器的数据输出端连接到FIFO存储器的数据输入端，FIFO存储器的数据输出端连接到STM32微控制器的I/O口；STM32微控制器通过时钟线、控制线和数据线与DDS本振源相连，从键盘置入数值设定DDS本振源的输出正弦波信号频率；STM32微控制器通过时钟线控制A/D转换器的模数转换过程和转换数据实时输出；STM32微控制器将与波形变换器输出端u_P相连的GPIO引脚配置为PWM输入捕获模式，并测算出u_P送来的方波信号频率，再计算得到被测正弦信号的频率和周期；STM32微控制器与FIFO存储器数据输出端相连的I/O口配置成数据输入方式，依据带通滤波器输出中频信号周期读取FIFO的输出数据，判断并计算出A/D转换器输入正弦波的最大值、有效值；然后对已知频率为1MHz、最大值是1V的标准正弦波进行测量，得到正弦波频率、周期、电压最大值、电压有效值等参数的测量误差值，由STM32微控制器根据各个参数的测量误差值进行误差修正，得到被测正弦信号的频率、周期、电压最大值、电压有效值等准确参数，并将测算的结果输出到显示器显示；若继电器J静态时测得的正弦波电压最大值超过1V，则STM32微控制器控制继电器J动作，将衰减器串联入信号通路，重新测量、计算得到被测正弦信号的电压最大值和有效值。