一種相位差測量裝置的製作方法

2024-03-24 09:55:05

專利名稱：一種相位差測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型一種相位差測量裝置，涉及的信號處理技術領域。
背景技術：
周期信號的相位差測量在工業控制，智能電網，通訊，電工技術等領域都有所涉 及，應用範圍很寬。目前大都數應用是同頻率周期信號測量，為獲得高精度的測量結果，往 往需要構建複雜的硬體電路和軟體程序處理，由於外部幹擾或頻譜洩漏等因素，不一定能 獲得好的效果。相位差的測量方法可以分為硬體和軟體兩方面。硬體主要是通過硬體電路 實現兩個信號的相位時間差，再有軟體進行採樣轉換成相位差，硬體法對電路的要求較高， 軟體處理容易實現；軟體法主要按信號的處理分類，一般為時域和頻域這兩種。採用軟體法 時硬體易於實現，軟體上處理比較複雜，需要引入比較複雜的算法，雖在一定程度上提高了 測量的精確度，但是其效率並不高，易受諧波和頻譜洩漏的幹擾，在一些要求測量速度和反 應速度的場合其實並不適用。

實用新型內容本實用新型的目的是為了克服現有測量方法存在的缺陷，對傳統的過零檢測方法 加以改進，提供一種實用性，高可靠性，低成本的一種相位差測量裝置。其技術是這樣實現 的包括元器件在內的結構，其特徵在於信號採集電路，由兩路被測信號Ul、U2分別經限 流電阻R10、R20，通過PT，接入互感器，互感器輸出接入Dl，D2/D3，D4組成的保護電路，保 護電路輸出接入放大器，R1/R11為採樣電阻，接在放大器的反相輸入端和輸出端之間，接在 放大器的反相輸入端和輸出端之間，C1/C11用於動態濾波，也接在放大器的輸出端和反相 輸入端之間。一級運放輸出信號接電阻R4/R14再連接運放U1B/U2B正向輸入端，參考信號 UNN接R3/R13連接運放U1B/U2B的反相輸入端，R5/R15作為反饋電阻接在運放的反相輸入 端和輸出端之間，構成一個跟隨器，放大信號經R6/R16接入比較器正相輸入端，反相輸入 端接入參考信號源UNN，R7/R17做為反饋電阻接入比較器的正相輸入端和輸出端之間，構 成正反饋電路；輸出矩形波信號，兩路矩形波信號進行或門，經AD採樣，脈衝寬度即為相位 差值。實施該技術後的優點和效果是可以通過硬體器件調節，實現硬體上的信號最小的相 位漂移，減少軟體上的處理難度，同時對被測信號的頻率不做限定，有效了防止了以往在同 頻信號中因頻率微小波動而產生的測量誤差的現象，增加了測量的靈活性。由於沒有採用 低通濾波電路，從硬體的角度儘可能的消除了因硬體產生的相位漂移，在實際運用中具有 低成本，高可靠性等特徵，同時避免了在軟體處理上的複雜程度。

圖1為本實用新型的結構示意圖；具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述見附圖1，信號採集電路，由兩路被測信號Ul、U2分別經限流電阻RIO、R20，通過 PT，接入互感器，互感器輸出接入Dl，D2/D3，D4組成的保護電路，保護電路輸出接入放大 器，R1/R11為採樣電阻，接在放大器的反相輸入端和輸出端之間，接在放大器的反相輸入端 和輸出端之間，C1/C11用於動態濾波，也接在放大器的輸出端和反相輸入端之間。一級運 放輸出信號接電阻R4/R14再連接運放U1B/U2B正向輸入端，參考信號UNN接R3/R13連接 運放U1B/U2B的反相輸入端，R5/R15作為反饋電阻接在運放的反相輸入端和輸出端之間， 構成一個跟隨器，放大信號經R6/R16接入比較器正相輸入端，反相輸入端接入參考信號源 UNN, R7/R17做為反饋電阻接入比較器的正相輸入端和輸出端之間，構成正反饋電路；輸出 矩形波信號，兩路矩形波信號進行或門，經AD採樣，脈衝寬度即為相位差值。見附圖1，電壓信號U1/U2與限流電阻R10/R20相連，再通過PT，使用角度誤差較 小的互感器，儘量減少有硬體產生的相位誤差，同時也方便後面的處理，比通常直接測量信 號來判斷相位差的方法安全性、穩定性和可靠性更高，互感器輸出的信號經過D1，D2/D3，D4 組成的保護電路，防止輸入電壓過高，由於互感器過來的信號時很微弱的信號量，有必要對 信號進行放大，通過電位器R2/R12調節信號相位偏差，R1/R11為採樣電阻，接在放大器的 反相輸入端和輸出端之間，決定了放大倍數，同時增加信號過零時的信號陡度，以提高測量 精度，C1/C11用於動態濾波，也接在運算放大器的輸出端和反相輸入端之間。一級運放輸 出信號接電阻R4/R14再連接運放U1B/U2B正向輸入端，參考信號UNN接R3/R13連接運放 U1B/U2B的反相輸入端，R5/R15作為反饋電阻接在運放的反相輸入端和輸出端之間，構成 一個跟隨器，可以有效的控制信號的波動，並削減波形「毛刺」；放大信號經R6/R16後將信號 提升後接入低偏移，高精度的電壓比較器，減少信號幹擾；比較器正相輸入端，反相輸入端 接入參考信號源UNN，R7/R17做為反饋電阻接入比較器的正相輸入端和輸出端之間，構成 正反饋電路，輸出信號為矩形波信號，兩路矩形波信號進行或門，經AD採樣，脈衝寬度即為 相位差值。
權利要求1. 一種相位差測量裝置，包括元器件在內的結構，其特徵在於信號採集電路，由兩路 被測信號U1、U2分別經限流電阻RIO、R20，通過PT，接入互感器，互感器輸出接入Dl，D2/ D3，D4組成的保護電路，保護電路輸出接入放大器，R1/R11為採樣電阻，接在放大器的反相 輸入端和輸出端之間，C1/C11用於動態濾波，也接在放大器的輸出端和反相輸入端之間，一 級運放輸出信號接電阻R4/R14再連接運放U1B/U2B正向輸入端，參考信號UNN接R3/R13 連接運放U1B/U2B的反相輸入端，R5/R15作為反饋電阻接在運放的反相輸入端和輸出端之 間，構成一個跟隨器，放大信號經R6/R16接入比較器正相輸入端，反相輸入端接入參考信 號源UNN，R7/R17做為反饋電阻接入比較器的正相輸入端和輸出端之間，構成正反饋電路， 輸出矩形波信號，兩路矩形波信號進行或門，經AD採樣，脈衝寬度即為相位差值。
專利摘要本實用新型公開了一種相位差測量裝置。由信號採集電路，接入互感器，保護電路，放大器，跟隨器，比較器的結構組成，經AD採樣，脈衝寬度即為相位差值。可以通過硬體器件調節，實現硬體上的信號最小的相位漂移，減少軟體上的處理難度，同時對被測信號的頻率不做限定，有效了防止了以往在同頻信號中因頻率微小波動而產生的測量誤差的現象，增加了測量的靈活性。由於沒有採用低通濾波電路，從硬體的角度儘可能的消除了因硬體產生的相位漂移，在實際運用中具有低成本，高可靠性等特徵，同時避免了在軟體處理上的複雜程度。
文檔編號G01R25/02GK201917612SQ20102055128
公開日2011年8月3日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者孫旭熹, 張峰, 王曉輝, 王 琦 申請人:上海華建電力設備股份有限公司