抗噪聲低頻精密相位差計的製作方法
2023-05-18 17:31:06 3
專利名稱：抗噪聲低頻精密相位差計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種抗噪聲低頻精密相位差計。
背景技術：
在傳感器精密相位標定和傳感器精密相位配對工作中，兩路信號的混雜噪聲和振幅差別影響測量精度。現有低頻相位差測量儀對兩路正弦低頻信號進行相位比較測量時，先用電壓比較器對兩路輸入信號進行整形，變成兩個方波，再用邊沿比較法或異或門得到代表相位差的脈衝信號，然後用這個代表相位差的脈衝信號控制計數器閘門得到數位訊號，或者時間平均後得到模擬信號。當傳感器輸出的信號噪聲比相當大時，精密相位測量比較容易實現；但當傳感器輸出的信號噪聲比相當小時，現有低頻相位差測量儀器產生較大的測量誤差。
實用新型內容本實用新型的發明目的是彌補現有低頻正弦信號相位差測量儀器的缺陷，提供一種能夠有效減小輸入信號中的噪聲所產生的測量誤差的抗噪聲低頻精密相位差計。
本實用新型抗噪聲低頻精密相位差計，由輸入信號整形電路、參考信號發生電路、兩個異或門相位比較電路、模擬減法暨時間平均電路和數字顯示錶構成。由輸入信號整形電路把兩路輸入信號整形輸出方波，送到參考信號發生器合成參考信號，兩個整形方波和參考信號送到異或門相位比較器輸出兩個相位差信號，再送到另一異或門相位比較器輸出相位差絕對值信號，兩個整形方波和相位差絕對值信號送到與門符號比較器，分正負兩路輸出，然後送到模擬減法時間平均器輸出帶符號的相位差信號，最後送到通用四位半數碼顯示器。輸入信號整形後先使用參考信號發生器從兩路輸入信號中合成一個參考信號，兩路輸入信號分別與參考信號比較相位，得到兩個相位差信號，兩個相位差信號異或門相位比較得到輸入信號相位差的絕對值，與門符號比較器連接模擬減法器得到帶符號的相位差信號，時間平均消除噪聲和直流電壓失調的影響。
本實用新型抗噪聲低頻精密相位差計，設計兩路輸入信號分別與參考信號比較相位，參考信號比兩路輸入信號相位平均值滯後很多，得到兩個相位差信號，再用模擬減法器得到兩個相位差信號的差值，也就是原始信號的相位差，有效減小了兩路輸入信號中的噪聲在相位比較器中互相調製後產生測量誤差。
圖1、為本實用新型抗噪聲低頻精密相位差計結構框圖；圖2、為抗噪聲低頻精密相位計內部主要電壓波形；圖3、為抗噪聲低頻精密相位計的電路原理圖。
具體實施方式
實施例如附圖1所示，本實用新型抗噪聲低頻精密相位差計，由輸入信號整形電路、參考信號發生電路、兩個異或門相位比較電路、模擬減法暨時間平均電路和數字顯示錶構成。由輸入信號整形電路把兩路輸入信號整形輸出方波，送到參考信號發生器合成參考信號，兩個整形方波和參考信號送到第一個異或門相位比較器輸出兩個相位差信號，再送到另一異或門相位比較器輸出相位差絕對值信號，兩個整形方波和相位差絕對值信號送到與門符號比較器，分正負兩路輸出，然後送到模擬減法時間平均器輸出帶符號的相位差信號，最後送到通用四位半數碼顯示器。
兩路輸入信號U1a和U2a經過輸入信號整形電路輸出的方波U1d和U2d，波形如附圖2所示(輸入信號U1a相位比U2a超前36°)，圖中單向箭頭D1和D2表示直流失調電壓產生的脈衝邊沿的移動，前沿和後沿的移動方向相反；圖中雙向箭頭N1a、N1b、N2a、N2b等表示脈衝邊沿的隨機移動(信號噪聲比相當小時，前沿或後沿附近會有隨機附加脈衝)。U1d和U2d送到參考信號發生器(含加法、積分移相、限幅放大、電壓比較)，輸出的參考信號U3d，相位比U1d和U2d的相位平均值滯後90°左右，波形如附圖2所示。
U1d和U3d送到第一個異或門相位比較輸出相位差信號U13p，U2d和U3d送到第一個異或門相位比較輸出相位差信號U23p，波形如附圖2所示。兩路相位差信號U13p和U23p送到第二個異或門相位比較輸出相位差信號U12p，波形如附圖2所示，在信號的一個周期裡產生兩個相位差脈衝，圖中單向箭頭D1和D2表示直流失調電壓引起一個相位差脈衝變寬的同時另一個相位差脈衝變窄，不影響測量精度，圖中雙向箭頭N1a、N1b、N2a、N2b等脈衝邊沿的隨機移動，它們的影響在後級電路時間平均裡消除。
第二個異或門相位比較輸出的相位差信號U12p只是兩路輸入信號U1a和U2a相位差的絕對值，送到與門符號比較器分別與U1d和U2d相與，與門符號比較器有兩路輸出，當U1d超前U2d時U12p從與門符號比較器的一路輸出，當U1d滯後U2d時U12p從與門符號比較器的另一路輸出；與門符號比較器的兩路輸出連接模擬減法器，時間平均後得到帶符號的相位差信號U12p，送往通用四位半數碼顯示器。
U1d和U3d送到異或門相位比較1輸出相位差信號U13p，U2d和U3d送到第一個異或門相位比較U23p，波形如附圖2所示。兩路相位差信號U13p和U23p送到異或門相位比較2輸出相位差信號U12p，波形如附圖2所示，在信號的一個周期裡產生兩個相位差脈衝，圖中單向箭頭D1和D2表示直流失調電壓引起一個相位差脈衝變寬的同時另一個相位差脈衝變窄，不影響測量精度，圖中雙向箭頭N1a、N1b、N2a、N2b等脈衝邊沿的隨機移動，它們的影響在後級電路時間平均裡消除。
第二個異或門相位比較輸出的相位差信號U12p只是兩路輸入信號U1a和U2a相位差的，送到與門符號比較器分別與U1d和U2d相與，與門符號比較器有兩路輸出，當U1d超前U2d時U12p從與門符號比較器的一路輸出，當U1d滯後U2d時U12p從與門符號比較器的另一路輸出；與門符號比較器的兩路輸出連接模擬減法器，時間平均後得到帶符號的相位差信號U12p，送往通用四位半數碼顯示器。
權利要求1.一種抗噪聲低頻精密相位差計，由輸入信號整形電路、參考信號發生電路、兩個異或門相位比較電路、模擬減法暨時間平均電路和數字顯示錶構成，其特徵在於由輸入信號整形電路把兩路輸入信號整形輸出方波，送到參考信號發生器合成參考信號，兩個整形方波和參考信號送到第一個異或門相位比較器輸出兩個相位差信號，再送到第二個異或門相位比較器輸出相位差絕對值信號，兩個整形方波和相位差絕對值信號送到與門符號比較器，分正負兩路輸出，然後送到模擬減法時間平均器輸出帶符號的相位差信號，最後送到通用四位半數碼顯示器。
2.根據權利要求1所述的抗噪聲低頻精密相位差計，其特徵是參考信號相位比輸入信號的相位平均值滯後90°。
3.根據權利要求1所述的抗噪聲低頻精密相位差計，其特徵是使用開關控制一路門電平，使一路信號倒相，擴大測量範圍。
專利摘要本實用新型公開了一種抗噪聲低頻精密相位差計，由輸入信號整形電路、參考信號發生電路、兩個異或門相位比較電路、模擬減法暨時間平均電路和數字顯示錶構成。由輸入信號整形電路把兩路輸入信號整形輸出方波，送到參考信號發生器合成參考信號，兩個整形方波和參考信號送到第一個異或門相位比較器輸出兩個相位差信號，再送到第二個異或門相位比較器輸出相位差絕對值信號，兩個整形方波和相位差絕對值信號送到與門符號比較器，分正負兩路輸出，然後送到模擬減法時間平均器輸出帶符號的相位差信號，最後送到通用四位半數碼顯示器。可以有效減小兩路輸入信號中的噪聲在相位比較器中互相調製後產生測量誤差。
文檔編號G01R25/00GK2773697SQ200420054779
公開日2006年4月19日 申請日期2004年12月29日 優先權日2004年12月29日
發明者陳繼康 申請人:南京師範大學