數字式高精度頻率相位計介紹

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發表時間:2016-10-27 17:11作者:小齊來源:西安同步原創

相位測量技術的研究由來已久,最早的研究和應用是在數學的矢量分析和物理學的圓周運動以及振動學方面,隨之在電力部門、機械部門,航空航天、地質勘探、海底資源等方面也相應得到重視和發展。隨著電子技術和計算機技術的發展,相位測量技術得到了迅速的發展,目前相位測量技術已較完善,測量方法及理論也比較成熟,相位測量儀器已系列化和商品化。數字式的高精度頻率相位計可以為客戶解決一系列的相位測量問題。

現代相位測量技術的發展可分為三個階段:第一個階段是早期采用的諸如阻抗法、和/差法、三電壓法、對比法和平衡法等,雖方法簡單,但測量精度較低,第二階段是利用數字專用電路,微處理器、FPGA/CPLD、DSP等構成測相系統,使測量精度得以大大提高,第三階段是充分利用計算機及智能化虛擬測量技術,從而大大簡化設計程序,增強功能,使得相應的產品精度更高,功能更全,同時各種新的算法也隨之出現。

數字處理技術的發展日新月異,隨著集成電路技術和軟件的不斷發展和解決復雜問題能力的不斷提高,DSP技術的出現使得測量儀器集成度高,穩定性好,測量速度快,精度高,操作簡捷,功能也越來越強大。

目前,國內相位計生產廠家或研究單位明顯存在著技術老化問題,其采用的器件、方法和技術與技術先進國家有較大的的差距。而最近發展的先進的計算機技術、電子技術等卻由技術、資金、管理等方面的原因未能應用于相位測量技術,因此國內相位測量的水平與國外水平有著相當大的差距。同時,隨著國防和科教等領域的發展,迫切需要高精度高性能的相位測量系統,而且在一些特殊工程領域,還需要測量儀器具備其它特殊功能。由此可見,為縮小這些差距,對高精度相位測量算法的研究和相位測量系統的設計刻不容緩。

本文介紹的是一套較完整的數字式高精度頻率相位計,提高相位及頻率參數的測量精度,并擴展測相系統功能,由移相網絡模塊、相位差測量模塊及頻率測量模塊三大部分構成,其系統功能主要是進行相位差測量及頻率和幅度測量。




SYN5607型相位計是由西安同步電子科技有限公司精心設計、自主研發生生產的數字式高精度頻率相位計。該設備是對對正弦/三角/梯形波/方波的相位差進行精密測量,具有高度集成,精度高;穩定性好,性能可靠,操作簡便、使用方便、安全等特點,相控雷達陣、無線電導航系統、自動控制系統的測距和定位,電力系統中相電壓的相位差測量等都有廣泛應用。

數字式高精度頻率相位計

其該設備的部分參數如下:

輸入信號

波形

正弦/ 三角/ 梯形波 /方波

輸入阻抗

1MΩ

相位范圍

0° to 360° or ±180°

頻率范圍

10Hz ~20KHz

幅度范圍

0.5Vrms ~100Vrms

測量精度

相位測量精度

±0.1°

相位分辨率

0.01°

頻率測量精度   

2E-6

環境特性

工作溫度

0℃~+50℃

相對濕度

≤90%(40℃)

存儲溫度

-30℃~+70℃

供電電源

交流 220V±10%, 50Hz±5%,功率小于75W

機箱尺寸

3U,19″標準機箱(上機架)482mm(寬)x370(深)x150mm(高)

選件

根據客戶要求定做類似產品。

移相網絡主要是由RC移相電路和LM324運放電路組成,將被測信號送入移相網絡,經RC移相、LM324隔離放大,產生兩路信號,一路為基準信號經過波形轉換,另一路為移相后的信號。分別經過波形轉換、整形、二分頻送給相位測量模塊及頻率測量模塊。

相位差測量儀主要是由鎖相環PLL(Phase Lock Loop)產生360倍頻基準信號和移相網絡的基準信號與待測信號進行異或后的信號作為顯示器的閘門電路和控制信號。

頻率測量模塊主要是用計數法測量頻率的,它是有某個已知標準時間間隔Ts內,測出被測信號重復出現的次數N,然后計算出頻率f=N/Ts.顯示電路模塊主要是由計數器、鎖存器、譯碼器和數碼管組成。

整個裝置具有原理簡單,測量精度高,測量范圍寬,測量結果顯示直觀的特點。

在電子系統非常廣泛應用領域內,到處可見到處理離散信息的數字電路,在電子技術中,頻率是最基本的參數之一,并且與許多電參量的測量方案、測量結果都有十分密切的關系,因此頻率的測量就顯得更為重要。

隨著科學技術突飛猛進的發展,電子技術廣泛的應用于工業、農業、交通運輸、航空航天、國防建設等國民經濟的諸多領域中,而電子測量技術又是電子技術中進行信息檢測的重要手段,在現代科學技術和中占有舉足輕重的作用和地位。

隨著相位測量技術廣泛應用于國防、科研、生產等各個領域,對相位測量的要求也逐步向高精度、高智能化方向發展,在低頻范圍內,相位測量在電力、機械等部門有著尤其重要的意義。

數字式高精度頻率相位計在工業領域中是經常用到的一款測量工具,比如在電力系統中電網并網合閘時,要求兩電網電信號相同,這就要求精確測量兩工頻信號之間相位差。還有測量兩列同頻信號相位差在研究網絡、系統頻率特性中具有重要意義。

近年來,隨著科學技術迅速發展,很多測量儀逐漸向“智能儀器”和“自動測試系統”發展,用傳統的模擬指針式儀表顯然不能滿足所需的精度要求,隨著電子技術以及微機技術的發展,數字式儀表因其高精度的測量分辨率以及高度的智能化、直觀化的特點得到越來越廣泛地應用。