數(shù)字式高精度頻率相位計(jì)介紹

目前，國(guó)內(nèi)相位計(jì)生產(chǎn)廠家或研究單位明顯存在著技術(shù)老化問(wèn)題，其采用的器件、方法和技術(shù)與技術(shù)*國(guó)家有較大的的差距。而*近發(fā)展的*的計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)等卻由技術(shù)、資金、管理等方面的原因未能應(yīng)用于相位測(cè)量技術(shù)，因此國(guó)內(nèi)相位測(cè)量的水平與國(guó)外水平有著相當(dāng)大的差距。同時(shí)，隨著國(guó)防和科教等領(lǐng)域的發(fā)展，迫切需要高精度高性能的相位測(cè)量系統(tǒng)，而且在一些特殊工程領(lǐng)域，還需要測(cè)量?jī)x器具備其它特殊功能。由此可見(jiàn)，為縮小這些差距，對(duì)高精度相位測(cè)量算法的研究和相位測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)刻不容緩。

相位測(cè)量技術(shù)的研究由來(lái)已久，*早的研究和應(yīng)用是在數(shù)學(xué)的矢量分析和物理學(xué)的圓周運(yùn)動(dòng)以及振動(dòng)學(xué)方面，隨之在電力部門(mén)、機(jī)械部門(mén)，航空航天、地質(zhì)勘探、海底資源等方面也相應(yīng)得到重視和發(fā)展。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，相位測(cè)量技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，目前相位測(cè)量技術(shù)已較完善，測(cè)量方法及理論也比較成熟，相位測(cè)量?jī)x器已系列化和商品化。數(shù)字式的高精度頻率相位計(jì)可以為客戶(hù)解決一系列的相位測(cè)量問(wèn)題。

現(xiàn)代相位測(cè)量技術(shù)的發(fā)展可分為三個(gè)階段：**個(gè)階段是早期采用的諸如阻抗法、和/差法、三電壓法、對(duì)比法和平衡法等，雖方法簡(jiǎn)單，但測(cè)量精度較低，第二階段是利用數(shù)字**電路，微處理器、FPGA/CPLD、DSP等構(gòu)成測(cè)相系統(tǒng)，使測(cè)量精度得以大大提高，第三階段是充分利用計(jì)算機(jī)及智能化虛擬測(cè)量技術(shù)，從而大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)程序，增強(qiáng)功能，使得相應(yīng)的產(chǎn)品精度更高，功能更全，同時(shí)各種新的算法也隨之出現(xiàn)。

數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展日新月異，隨著集成電路技術(shù)和軟件的不斷發(fā)展和解決復(fù)雜問(wèn)題能力的不斷提高，DSP技術(shù)的出現(xiàn)使得測(cè)量?jī)x器集成度高，穩(wěn)定性好，測(cè)量速度快，精度高，操作簡(jiǎn)捷，功能也越來(lái)越強(qiáng)大。

本文介紹的是一套較完整的數(shù)字式高精度頻率相位計(jì)，提高相位及頻率參數(shù)的測(cè)量精度，并擴(kuò)展測(cè)相系統(tǒng)功能，由移相網(wǎng)絡(luò)模塊、相位差測(cè)量模塊及頻率測(cè)量模塊三大部分構(gòu)成，其系統(tǒng)功能主要是進(jìn)行相位差測(cè)量及頻率和幅度測(cè)量。SYN5607型相位計(jì)是由西安同步電子科技有限公司精心設(shè)計(jì)、自主研發(fā)生生產(chǎn)的數(shù)字式高精度頻率相位計(jì)。該設(shè)備是對(duì)對(duì)正弦/三角/梯形波/方波的相位差進(jìn)行精密測(cè)量，具有高度集成，精度高；穩(wěn)定性好，性能可靠，操作簡(jiǎn)便、使用方便、安全等特點(diǎn)，相控雷達(dá)陣、無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)的測(cè)距和定位，電力系統(tǒng)中相電壓的相位差測(cè)量等都有廣泛應(yīng)用。

其該設(shè)備的部分參數(shù)如下：

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(cè)信號(hào)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(hào)，一路為基準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)過(guò)波形轉(zhuǎn)換，另一路為移相后的信號(hào)。分別經(jīng)過(guò)波形轉(zhuǎn)換、整形、二分頻送給相位測(cè)量模塊及頻率測(cè)量模塊。

相位差測(cè)量?jī)x主要是由鎖相環(huán)PLL（Phase Lock Loop）產(chǎn)生360倍頻基準(zhǔn)信號(hào)和移相網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)信號(hào)與待測(cè)信號(hào)進(jìn)行異或后的信號(hào)作為顯示器的閘門(mén)電路和控制信號(hào)。

頻率測(cè)量模塊主要是用計(jì)數(shù)法測(cè)量頻率的，它是有某個(gè)已知標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔Ts內(nèi)，測(cè)出被測(cè)信號(hào)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。

整個(gè)裝置具有原理簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高,測(cè)量范圍寬，測(cè)量結(jié)果顯示直觀的特點(diǎn)。

在電子系統(tǒng)非常廣泛應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，到處可見(jiàn)到處理離散信息的數(shù)字電路，在電子技術(shù)中，頻率是*基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的測(cè)量就顯得更為重要。

隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，電子技術(shù)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、航空航天、國(guó)防建設(shè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的諸多領(lǐng)域中，而電子測(cè)量技術(shù)又是電子技術(shù)中進(jìn)行信息檢測(cè)的重要手段，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和中占有舉足輕重的作用和地位。隨著相位測(cè)量技術(shù)廣泛應(yīng)用于國(guó)防、科研、生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)相位測(cè)量的要求也逐步向高精度、高智能化方向發(fā)展，在低頻范圍內(nèi)，相位測(cè)量在電力、機(jī)械等部門(mén)有著尤其重要的意義。數(shù)字式高精度頻率相位計(jì)在工業(yè)領(lǐng)域中是經(jīng)常用到的一款測(cè)量工具，比如在電力系統(tǒng)中電網(wǎng)并網(wǎng)合閘時(shí)，要求兩電網(wǎng)電信號(hào)相同，這就要求精確測(cè)量?jī)晒ゎl信號(hào)之間相位差。還有測(cè)量?jī)闪型l信號(hào)相位差在研究網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)頻率特性中具有重要意義。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，很多測(cè)量?jī)x逐漸向“智能儀器”和“自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)”發(fā)展，用傳統(tǒng)的模擬指針式儀表顯然不能滿(mǎn)足所需的精度要求，隨著電子技術(shù)以及微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式儀表因其高精度的測(cè)量分辨率以及高度的智能化、直觀化的特點(diǎn)得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。