A high precision digital phase detection method is used to determine the phase difference of two analog signals. The phase detection process uses two channel synchronous sampling unit to synchronize the two signals and obtain the two digital signals through the analog digital conversion. The average value of the two digital signals is calculated respectively, and the location of the zero point of the AC signal is preliminarily determined. According to the amplitude, a linear segment of a certain length is taken near the zero point of the signal of two signals as the zero crossing section, and the zero crossing point of the signal is obtained by the line fitting algorithm. The position of the zero crossing point is used as the reference to get the position of the signal wave peak, and the signal is determined by the adjacent peak position of the two digital signals. The phase difference between the two signals is calculated by combining the time difference between the two peaks of the digital signal. The invention eliminates zero position error caused by zero error, and therefore has high phase detection precision, and this method is also suitable for phase detection of other types of periodic signals outside the sinusoidal signal.
【技术实现步骤摘要】
一种高精度数字鉴相方法
本专利技术涉及信号处理与分析
,尤其涉及一种数字鉴相方法。
技术介绍
鉴相器用于测量两路信号的相位差,广泛应用于激光相位测距、干涉测向、电机控制、锁相环、激光位移干涉仪等领域。鉴相器分为模拟鉴相器和数字鉴相器,其中模拟鉴相器采用分立元件,线性鉴相范围窄,测量精度低。而数字鉴相器又分为数字电路鉴相器和数字算法鉴相器,其中数字算法鉴相器通过采样得到离散的数字信号,采用数字信号处理算法测量相位差。数字算法鉴相器使用CPU、MPU或者DSP等处理器做为核心处理单元,电路简单、抗干扰能力强、测量精度高,在高精度鉴相应用中具有明显的优势。典型的数字鉴相算法有数字相关鉴相法、FFT谱分析鉴相法、过零检测鉴相法等。数字相关鉴相法的原理为两个同频率的正弦信号的零延时互相关函数值与其相位差的余弦值成正比。由于噪声与有效信号的相关性很小,所以该方法有很好的噪声抑制能力。数字相关鉴相法的缺陷为根据反余弦函数计算相位差,在相位差接近0时,灵敏度很低;由于余弦函数为偶函数,该算法无法分辨相位差的正负号;同时该方法只能测量正弦信号相位差,对其它周期信号或者非周期信号无法测量。FFT谱分析鉴相法对信号进行傅里叶级数分析,得到信号的基波参数。步骤为:通过FFT得到信号的幅度谱和相位谱,幅度谱的峰值频率做为信号的基波频率,再由相位谱中查找基波频率对应的相位,做为基波相位。谱分析鉴相法的缺点是只能对正弦波形的周期信号进行初相位测量,无法对非周期信号进行测量,同时FFT采用有限序列计算信号频谱,不可避免会产生频谱泄露,从而带来相位测量误差。要减小相位差测量误差,就必 ...
【技术保护点】
1.一种高精度数字鉴相方法,使用双通道同步采样单元对两路模拟信号进行同步采样,并经过模数转换得到两路数字信号,对两路数字信号分别求平均值,初步确定信号零点位置对应幅值,在两路信号零点幅值位置附近取一定长度的线性段为过零段,并采用直线拟合算法由信号的过零段得到信号的过零点,采用过零点的位置为参照,得到信号波峰位置,由两路数字信号各自的相邻波峰位置分别确定信号周期,并结合由两路数字信号波峰位置得到的时间差,计算得到两路信号的相位差。
【技术特征摘要】
1.一种高精度数字鉴相方法,使用双通道同步采样单元对两路模拟信号进行同步采样,并经过模数转换得到两路数字信号,对两路数字信号分别求平均值,初步确定信号零点位置对应幅值,在两路信号零点幅值位置附近取一定长度的线性段为过零段,并采用直线拟合算法由信号的过零段得到信号的过零点,采用过零点的位置为参照,得到信号波峰位置,由两路数字信号各自的相邻波峰位置分别确定信号周期,并结合由两路数字信号波峰位置得到的时间差,计算得到两路信号的相位差。2.如权利要求1所述的高精度数字鉴相方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤1:对两路模拟信号进行同步采样并经过模数转换得到两路数字信号;步骤2:对两路数字信号分别求平均值,初步确定信号零点位置对应幅值,在两路信号零点幅值位置前后取一定长度的线性段为过零段;步骤3:对过零段进行直线拟合,并计算拟合直线与时间轴的交点,得到信号的过零点;步骤4:由过零段直线拟合得到的两个相邻过零点的中点做为信号波峰位置,测量两个相邻波峰位置的时间差作为信号周...
【专利技术属性】
技术研发人员:郑刚,高明,刘卫国,张雄星,陈海滨,王伟,郭峰,李艳萍,井李强,
申请(专利权)人:西安工业大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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