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《數(shù)字相位差測量儀設(shè)計(jì)》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、低頻率數(shù)字相位測量儀引言相位差測量數(shù)字化的優(yōu)點(diǎn)在于硬件成本低、適應(yīng)性強(qiáng)、對于不同的測量對象只需要改變程序的算法,且精度一般優(yōu)于模擬式測量。在電工儀表、同步檢測的數(shù)據(jù)處理以及電工實(shí)驗(yàn)中,常常需要測量兩列同頻率信號之間的相位差。例如,電力系統(tǒng)中電網(wǎng)并網(wǎng)合閘時(shí),需要求兩電網(wǎng)的電信號的相位差。相位差測量的方法很多,典型的傳統(tǒng)方法是通過示波器測量,這種方法誤差較大,讀數(shù)不方便。為此,我們設(shè)計(jì)了一種基于鎖相環(huán)倍(分)頻的相位差測量儀,該儀器以鎖相環(huán)倍(分)頻電路為核心,實(shí)現(xiàn)了工頻信號相位差的自動測量及數(shù)字顯示。-1-低頻率數(shù)字相位測量儀論文摘要本系
2、統(tǒng)為低頻數(shù)字式相位/頻率測量儀,由移相網(wǎng)絡(luò)模塊、相位差測量模塊及頻率測量模塊三大部份構(gòu)成,其系統(tǒng)功能主要是進(jìn)行相位差測量及頻率測量。移相網(wǎng)絡(luò)主要是由RC移相電路和LM324運(yùn)放電路組成,將被測信號送入移相網(wǎng)絡(luò),經(jīng)RC移相、LM324隔離放大,產(chǎn)生兩路信號,一路為基準(zhǔn)信號經(jīng)過波形轉(zhuǎn)換,另一路為移相后的信號。分別經(jīng)過波形轉(zhuǎn)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(huán)PLL(PhaseLockLoop)產(chǎn)生360倍頻基準(zhǔn)信號和移相網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)信號與待測信號進(jìn)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
3、主要是用計(jì)數(shù)法測量頻率的,它是有某個已知標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔Ts內(nèi),測出被測信號重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)N,然后計(jì)算出頻率f=N/Ts.顯示電路模塊主要是由計(jì)數(shù)器、鎖存器、譯碼器和數(shù)碼管組成。-1-低頻率數(shù)字相位測量儀目錄1設(shè)計(jì)任務(wù)書……………………………………………………………………………….32設(shè)計(jì)方案概述……………………………………………………………………………33系統(tǒng)的組成………………………………………………………………………………4.3.1總體框圖………………………………………………………………………………43.2移相網(wǎng)絡(luò)部分………………………
4、………………………………………43.3相位測量部分………………………………………………………………61)波形轉(zhuǎn)換、整形放大…………………………………………………………82)鎖相環(huán)倍頻……………………………………………………………………93)閘門電路………………………………………………………………………114)控制門…………………………………………………………………………115)計(jì)數(shù)器…………………………………………………………………………116)鎖存器…………………………………………………………………………117)顯示譯碼器與數(shù)碼管……
5、……………………………………………………113.4頻率測量部分……………………………………………………………121)數(shù)字頻率計(jì)的基本原理………………………………………………………122)系統(tǒng)框圖………………………………………………………………………124附錄………………………………………………………………………-1-低頻率數(shù)字相位測量儀一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(一)任務(wù)設(shè)計(jì)仿真一數(shù)字相位計(jì)(二)主要技術(shù)指標(biāo)與要求:(1)輸入信號頻率為1KHZ~20KHZ可調(diào)(2)輸入信號的幅度為10mV(3)采用數(shù)碼管顯示結(jié)果,相位精確到0.1°(4)采用外部5
6、V直流電源供電(三)對課程設(shè)計(jì)的成果的要求(包括圖表)設(shè)計(jì)電路,安裝調(diào)試或仿真,分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并寫出設(shè)計(jì)說明書。要求圖紙布局合理,符合工程要求,所有的器件的選擇要有計(jì)算依據(jù)。二、設(shè)計(jì)方案概述根椐設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求,我們參考了一些相關(guān)資料書,經(jīng)過小組的討論分析,提出了方案:相位測量儀是利用鎖相環(huán)PLL(PhaseLockLoop)技術(shù)組成相位差測量儀?;鶞?zhǔn)信號與待測信號進(jìn)行異或后的信號作為計(jì)數(shù)器的閘門控制信號來控制計(jì)數(shù)器,使計(jì)數(shù)器在待測信號與基準(zhǔn)信號之間的相位差間計(jì)數(shù),則計(jì)數(shù)器計(jì)出來的數(shù)值則為待測信號與基準(zhǔn)信號間的相位差。數(shù)字頻率計(jì)實(shí)際上就
7、是一個脈沖計(jì)數(shù)器,即在單位時(shí)間里(如1S)所統(tǒng)計(jì)的脈沖個數(shù).圖1是數(shù)字頻率計(jì)原理廣框圖.該系統(tǒng)主要由輸入整形電路`晶體振蕩器`分頻器及量程選擇開關(guān)`門控電路`閘門`計(jì)數(shù)譯碼顯示電路等組成.首先,把被測信號(以正弦波為例)通過放大`整形電路將其轉(zhuǎn)換成同頻率的脈沖信號,然后將它加到閘門的一個輸入端.閘門的別一個輸入端是門控電路發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)脈沖,只有在門控電路的輸入高電平的時(shí)間T是非常準(zhǔn)確的,它由一個高穩(wěn)定的石英振蕩器和一個多級分頻器及量程選擇開關(guān)共同決定.邏輯控制電路是控制計(jì)數(shù)器的工作順序的,使計(jì)數(shù)器按照一定的工作程序進(jìn)行有條理的工作(例如準(zhǔn)
8、備----計(jì)數(shù)----顯示------清零----準(zhǔn)備下一次測量).-1-低頻率數(shù)字相位測量儀三、系統(tǒng)的組成(一)總體框圖(見圖3.1)低頻數(shù)字相位差、頻率測量儀的組成框圖(二)移相網(wǎng)絡(luò)部分(圖3.1)移相