一种正弦信号参数测量方法及系统技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术利用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。更高。更高。

【技术实现步骤摘要】
一种正弦信号参数测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及仪器仪表
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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]为了克服上述技术问题的缺点，本专利技术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。
[0005]本专利技术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)选取一个双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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)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...

【专利技术属性】
技术研发人员：司朝良，刘文江，武晓明，丁晓冬，何为凯，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
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