一种电信号瞬时相位的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种电信号瞬时相位的测量方法，首先初始化积分器，使积分器输出电压回到零，根据计算得到的积分开始时间进行模拟积分,记录积分开始时间,在积分器输出电压再次回到零时停止积分,记录积分结束时间,由积分开始时间和积分结束时间计算电信号的过零点,由一系列电信号的过零点计算电信号的周期；最后根据前一个时段电信号的过零点的时间、预测的当前周波的周期以及当前时间，计算得出当前的瞬时相位。本发明专利技术无需将电信号转换成方波，克服抗干扰能力差的缺点，尤其适用交流电的测量，系统检测方便，硬件开销小；同时实现起来简单合理，数据准确、可靠；在测量的精度、抗干扰性等方面得到很大的提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，也适用于低频率正弦信号的瞬时相 位测量。
技术介绍
在日常生活、生产过程中常常需要测量电信号的瞬时相位，测量的瞬时相位越准 确，应用的效果往往更好。在现有的瞬时相位测量方法中，大多数采用传统的零交法测量 某一路信号的瞬时相位，这种算法易于实现，但是容易受到干扰的影响，使得测量的精度较 低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中电信号的瞬时相位测量精度不够 准确，提出了，相比较传统的零交法而言，在测量的精度、 抗干扰性等专利技术得到很大的提高。 本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案： -种电信号瞬时相位的测量方法，包括以下步骤： 步骤1)，以模拟或数字方法获取至少两个周波过负峰值后的过零点时间序列 Tzl，Tz2，…，Tzk，k为大于1的自然数； 步骤2)，确定用于计算第i过零点时间的起始积分点时间Tsi，其计算公式为 Tsi=TzMfTXf,其中：T是根据过零点，…，Tz(i_ k)计算得出的平均周期，参数 fe (〇. 5，l)，i为自然数且i>k; 步骤3)，初始化积分器使积分器输出电压回到零，在起始积分点时间Tsi开始模拟 积分； 步骤4)，当积分器输出电压再次回到零时结束积分，记录积分结束时间Tei ; 步骤5)，计算第i过零点时间：r:,. = Sl ^ ; 步骤6)，重复步骤2)至步骤5)得到第i+1过零点时间Tz(i+1)，则被测电信号的周 期表示为：Tpi=Tz(i+1)_Tzi，因此获得被测电信号的周期依次为T pl，Tp2, Tp3,......Tp^, η为 大于1的自然数； 步骤7)，根据步骤6)获得的被测电信号的周期序列，预测被测电信号当前周波的 周期T p ; 步骤8)，根据紧邻当前时间的前一个时段被测电信号的过零点的时间、步骤7)预 测的被测电信号当前周波的周期以及当前时间，计算得出被测电信号当前的瞬时相位。 作为所述测量方法的优化方案，所述模拟积分是采用普通的运算放大器或者其他 具有积分功能的器件来实现。 作为所述测量方法的优化方案，所述步骤7)的具体步骤如下： 根据步骤6)计算得到的被测电信号前几个周波的周期依次为 Tp(k-3)，Tp(k-2)，Tp(k-1)， Tpk 预测的当前周波的周期 Tp 为=Tp=K1 X Tpk+K2 X Tpa^+K3 X Tp(k_2)+K4 X Tp (k_3);其中，K1, K2, K3, K4为任意常数，但须满足条件WVK4=I, k为大于3的正整数。 作为所述测量方法的进一步优化方案，所述步骤8)的具体步骤如下：设被测电信 号的前一个时段过零点的时间为T z，当前时间为T。，由步骤7)预测得到的被测电信号当前 周波的周期为Tp，则被测电信号当前的瞬时相位以度数值表示为：巧=^γ^χ36?°，或者 1P 以弧度值表示为：巧=2x;rx^^。 本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果： 1)传统的零交法采用符号相反的两个连续点来确定零点并继而确定电信号的瞬 时相位，虽然算法物理概念清晰，但是容易受谐波、测量误差等的干扰，测量精度低。只有准 确定位零点，才能计算出精确的瞬时相位。针对电信号大多数是对称的特点，根据计算得到 的积分开始时间进行模拟积分，模拟积分输出零时停止积分，由积分开始时间和积分结束 时间计算电信号的零点。确定了信号的过零点之后，可以计算出电信号的周期。最后根据 前一个时段电信号的过零点的时间、预测的当前周波的周期以及当前时间，计算得出当前 的瞬时相位。相比较传统的零交法而言，运算量有所增加，但测量的精度、抗干扰性得到了 很大的提1?。 2)相比较传统的零交法而言，系统的抗干扰能力有极大的提高，频率测量和瞬时 相位测量的准确度也大大提高。实验表明即使电信号中混入了较大的谐波、白噪声，测量的 精确度也非常之高。可能的干扰源来自于工频干扰，但如果测量对象是交流电的话，则工频 干扰也几乎可以忽略不计。 3)该方法在进行计算时非常方便简捷，适合嵌入式系统下使用。【附图说明】 图1是在电信号的某一个零点进行模拟积分并计算过零点的示意图； 图2是采用传统的过零点比较法获取了两个过零点后，采用本文所述方法获取第 3个过零点的示意图； 图3是计算电信号周期的示意图； 图4是计算信号上某一个点瞬时相位的示意图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明： 本专利技术的方法是首先初始化积分器，使积分器输出电压回到零，根据计算得到的 积分开始时间进行模拟积分，记录积分开始时间，在积分器输出电压再次回到零时停止积 分，在积分器输出电压再次回到零时停止积分，记录积分结束时间，由积分开始时间和积 分结束时间计算电信号的过零点，由一系列电信号的过零点计算电信号的周期。后根据前 一个时段电信号的过零点的时间、预测的当前周波的周期以及当前时间，计算得出当前的 瞬时相位。 为获得较为精确的测量结果，建议的开始积分点的选取方案是：不宜过于接近零 点。 本专利技术的特点和优点将通过实例结合附图进行详细说明。本专利技术的原理通过测量 信号上某一个点的瞬时相位来进行说明。 本专利技术的具体实施过程如下： 1、以模拟或数字方法获取至少两个周波过负峰值后的过零点时间序列 Tzi，Tz2, Tz3...； 2、确定用于计算第i过零点时间的起始积分点时间Tsi，其计算公式为 HhD+TXf，其中T是根据过零点Τζ(η)，Tz(i_2)，T z(i_3). · ·计算得出的平均周期， f e (〇· 5, 1)； 3、初始化积分器使积分器输出电压回到零，在起始积分点时间Tsi开始模拟积分； 4、当积分器输出电压再次回到零时结束积分，记录积分结束时间Tei ; 5、计算第i过零点时间：设积分开始时间为Tsi，积分结束时间为Tei ;在积分开始 时间和积分结束时间之间存在一个过零点，将当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电信号瞬时相位的测量方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1),以模拟或数字方法获取至少两个周波过负峰值后的过零点时间序列Tz1,Tz2,…,Tzk，k为大于1的自然数；步骤2），确定用于计算第i过零点时间的起始积分点时间Tsi，其计算公式为Tsi=Tz(i‑1)+T×f，其中：T是根据过零点Tz(i‑1),Tz(i‑2),…,Tz(i‑k)计算得出的平均周期，参数f∈(0.5,1)，i为自然数且i>k；步骤3），初始化积分器使积分器输出电压回到零，在起始积分点时间Tsi开始模拟积分；步骤4），当积分器输出电压再次回到零时结束积分,记录积分结束时间Tei；步骤5），计算第i过零点时间：步骤6），重复步骤2）至步骤5）得到第i+1过零点时间Tz(i+1)，则被测电信号的周期表示为：Tpi=Tz(i+1)‑Tzi，因此获得被测电信号的周期依次为Tp1,Tp2,Tp3,......Tp(n‑1)，n为大于1的自然数；步骤7），根据步骤6）获得的被测电信号的周期序列，预测被测电信号当前周波的周期Tp；步骤8），根据紧邻当前时间的前一个时段被测电信号的过零点的时间、步骤7）预测的被测电信号当前周波的周期以及当前时间，计算得出被测电信号当前的瞬时相位。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴尔晗，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32