一种低频正弦信号峰值检测装置制造方法及图纸

一种低频正弦信号峰值检测装置，包括信号放大电路、滤波电路、AD采样单元、微处理器、显示单元、隔离单元和存储器；所述信号放大电路、滤波电路、AD采样单元、隔离单元、微处理器、显示单元依次串联连接；所述AD采样单元、存储器分别与微处理器连接；所述信号放大电路、AD采样单元、微处理器分别与供电单元连接。本实用新型专利技术测量精度高且结构简单，去噪效果好，对被检测信号影响小。

【技术实现步骤摘要】
一种低频正弦信号峰值检测装置
本技术属于测量与计量领域，具体涉及一种低频正弦信号峰值检测装置。
技术介绍
幅度是正弦信号的三大参数之一，对正弦信号幅度的识别方法研究是信号检测的重要研究方向，特别是在测量与计量领域，正弦信号幅度的高精度测量尤为重要。目前常规的正弦信号幅度检测方法为峰值检波法，其原理是将信号放大达到一定程度后，利用整流结合低通滤波的方法得到与待测幅度呈比例的直流电压，然后用AD采集等手段将模拟直流电压转换成数字信号。对低频信号(小于5HZ)或信号中含有较大随机噪声信号而言，常规的方法存在以下几个方面问题：对低频信号来说，当选择的RC电路时间常数大一些，输出波形虽然会变好，但检波输出后的信号幅值和检波之前的信号幅值会有明显的差异，输出信号的幅值会明显降低，检波的效率变差，并且信号快变部分的丢失会变得严重；当选择的RC电路时间常数小一些，检波后的幅值会明显加强，信号之中的快变分量明显变好，但输出的波形明显变差，不利于后期对信号的A/D变换；低频正弦交流信号中有大量随机噪声干扰，在峰值检波处理后得到的峰值信息与真实值差距较大，即使在检波之前加入低频滤波器进行噪声处理，得到的数字信号和测量的准确值之间仍存在较大误差，并且测量的数据并不完善。随着人们在工程应用或科学研究中对低频信号峰值检测精度要求的提高，现急需一种结构简单并且测量精度高的峰值检波装置对低频正弦信号进行峰值信息获取。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述问题，提供一种低频正弦信号峰值检测装置，测量精度高且结构简单，去噪效果好，对被检测信号影响小。本技术的技术方案是一种低频正弦信号峰值检测装置，包括信号放大电路、滤波电路、AD采样单元、微处理器和显示单元、隔离单元和存储器；所述信号放大电路、滤波电路、AD采样单元、隔离单元、微处理器、显示单元依次串联连接；所述AD采样单元、存储器分别与微处理器连接；所述信号放大电路、AD采样单元、微处理器分别与供电单元连接；所述AD采样单元与微处理器连接；所述信号放大电路包括一级放大电路和二级放大电路，一级放大电路的输出作为二级放大电路的输入。进一步的，所述的微处理器为单片机。进一步的，所述一级放大电路包括运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C2，电阻R1一端与运算放大器U1的反相输入端连接，另一端作为信号放大电路的输入端Vin；电阻R2一端与运算放大器U1的反相输入端连接，另一端与运算放大器U1的输出端连接；电阻R3的一端与运算放大器U1的同相输入端连接，另一端连接到正电压端Vcc；电阻R4的一端与运算放大器U1的同相输入端连接，另一端接地；运算放大器U1的电源正极与正电压端Vcc连接，运算放大器U1的电源负极接地；电容C2的一端与运算放大器U1的电源正极连接，另一端接地。进一步的，所述二级放大电路包括运算放大器U2、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电容C1，电阻R5的一端与运算放大器U1的输出端连接，另一端与运算放大器U2的反相输入端连接；电阻R6一端与运算放大器U2的反相输入端连接，另一端与运算放大器U2输出端连接；电阻R7一端与运算放大器U2的同相输入端连接，另一端接地；运算放大器U2的电源正极与正电压端Vcc连接；运算放大器U2的电源负极接地；电容C1的一端与运算放大器U2的电源正极连接，另一端接地。进一步的，所述隔离单元为磁偶芯片，用于隔离微处理器产生的高频数字信号，避免其对采样的低频模拟信号生产干扰。本技术的有益效果：1)本技术采用高精度低噪声的32位AD芯片进行信号采样，得到的采样数值与真实值比较相对误差在0.01‰以内，避免了传统的峰值检波电路因电容充放电特性造成的低频效应引起检波误差大的问题；2)该装置结构简单、易于实现。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。图1为本技术电路结构框图。图2为本技术的信号放大电路图。图3为低频信号峰值检测装置的工作流程图。具体实施方式如图1和图2所示，一种低频信号峰值检测装置包括信号放大电路、滤波电路、AD采样单元、隔离单元、微处理器、存储器、显示单元、供电单元。信号放大电路、滤波电路、AD采样单元、隔离单元、微处理器、显示单元依次串联连接；所述AD采样单元、存储器分别与微处理器连接；所述信号放大电路、AD采样单元、微处理器分别与供电单元连接。其中信号放大电路和AD采样单元属于模拟电路部分，微处理器、存储器和显示单元属于数字电路部分。微处理器采用STM32F103单片机，该处理器性价比高，处理速度快，工作频率可达到72mHz，低温漂，十分适合该检测器的控制工作。使用的信号放大电路对输入的正弦信号进行调理，对微弱信号放大，对强度大的信号衰减，将信号调理到AD采样芯片有效输入范围之内。如图2为低频信号峰值检测装置的信号放大电路图。信号放大电路包括运算放大器U1、运算放大器U2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1和电容C2，电阻R1一端与运算放大器U1的反相输入端连接，另一端作为信号放大电路的输入端Vin；电阻R2一端与运算放大器U1的反相输入端连接，另一端与运算放大器U1的输出端连接；电阻R3的一端与运算放大器U1的同相输入端连接，另一端连接到正电压端Vcc；电阻R4的一端与运算放大器U1的同相输入端连接，另一端接地；电阻R5的一端与运算放大器U1的输出端连接，另一端与运算放大器U2的反相输入端连接；电阻R6一端与运算放大器U2的反相输入端连接，另一端与运算放大器U2输出端连接；电阻R7一端与运算放大器U2的同相输入端连接，另一端接地；运算放大器U1和运算放大器U2的电源正极分别与正电压端Vcc连接，运算放大器U1和运算放大器U2的电源负极分别接地；电容C1的一端与运算放大器U2的电源正极连接，另一端接地；电容C2的一端与运算放大器U1的电源正极连接，另一端接地。通过运算放大器U1、运算放大器U2实现信号的二级放大，放大倍数与电阻R1、电阻R2、电阻R5和电阻R6的阻值有关，放大倍数滤波电路使用RLP-70低通滤波器。使用的AD采样电路单元由AD采样芯片电路构成，由于信号中夹杂着大量的高频噪声，信号放大电路调理的信号经过低通滤波器处理后送入低噪声32位AD采样芯片进行信号采集，并通过SPI(SerialPeripheralInterface)方式传入单片机，单片机控制AD采样速率。AD采样单元采用32位高分辨率的ADS1263芯片，可准确测量5mV或者更小电压的信号，偏移误差漂移也比同类AD芯片低80％，从而确保了整个温度范围内的测量稳定性；每个周期的采样点在3600点以上，采样分辨率高于0.1°。使用的隔离单元选择磁偶芯片将AD采样芯片的数字信号和单片机上的数字信号隔离开，避免单片机的上兆赫兹的高频信号给ADC采集的低频模拟信号带来噪声干扰。本实施例采用的是ADI公司的ADuM1200数字隔离器，抑制共模信号。使用的供电单元，以低噪声LTC芯片为参考电源，产生±2.5V、±5V电压供电于信号放大电路、AD采样单元、单片机。所述显示单元与单片机进行连接，采集的AD信息经过单片机程序处理后得到低频正弦信号的波形参数，单片机通过显示单元显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低频正弦信号峰值检测装置，包括信号放大电路、滤波电路、AD采样单元、微处理器和显示单元，其特征在于，还包括隔离单元和存储器；所述信号放大电路、滤波电路、AD采样单元、隔离单元、微处理器、显示单元依次串联连接；所述存储器与微处理器连接；所述信号放大电路、AD采样单元、微处理器分别与供电单元连接；所述AD采样单元与微处理器连接；所述信号放大电路包括一级放大电路和二级放大电路，一级放大电路的输出作为二级放大电路的输入。

【技术特征摘要】
1.一种低频正弦信号峰值检测装置，包括信号放大电路、滤波电路、AD采样单元、微处理器和显示单元，其特征在于，还包括隔离单元和存储器；所述信号放大电路、滤波电路、AD采样单元、隔离单元、微处理器、显示单元依次串联连接；所述存储器与微处理器连接；所述信号放大电路、AD采样单元、微处理器分别与供电单元连接；所述AD采样单元与微处理器连接；所述信号放大电路包括一级放大电路和二级放大电路，一级放大电路的输出作为二级放大电路的输入。2.根据权利要求1所述的低频正弦信号峰值检测装置，其特征在于，所述的微处理器为单片机。3.根据权利要求1或2所述的低频正弦信号峰值检测装置，其特征在于，所述一级放大电路包括运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C2，电阻R1一端与运算放大器U1的反相输入端连接，另一端作为信号放大电路的输入端Vin；电阻R2一端与运算放大器U1的反相输入端连接，另一端与运算放大器U1的输出端连接；电阻R3的一端与运算放大器U1的同相输入端连接，另...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭超，李宗燎，王家成，乐周美，杨哲，龚晓辉，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42