專利名稱：一種相位差測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型一種相位差測量裝置，涉及的信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
周期信號(hào)的相位差測量在工業(yè)控制，智能電網(wǎng)，通訊，電工技術(shù)等領(lǐng)域都有所涉 及，應(yīng)用范圍很寬。目前大都數(shù)應(yīng)用是同頻率周期信號(hào)測量，為獲得高精度的測量結(jié)果，往 往需要構(gòu)建復(fù)雜的硬件電路和軟件程序處理，由于外部干擾或頻譜泄漏等因素，不一定能 獲得好的效果。相位差的測量方法可以分為硬件和軟件兩方面。硬件主要是通過硬件電路 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的相位時(shí)間差，再有軟件進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換成相位差，硬件法對(duì)電路的要求較高， 軟件處理容易實(shí)現(xiàn)；軟件法主要按信號(hào)的處理分類，一般為時(shí)域和頻域這兩種。采用軟件法 時(shí)硬件易于實(shí)現(xiàn)，軟件上處理比較復(fù)雜，需要引入比較復(fù)雜的算法，雖在一定程度上提高了 測量的精確度，但是其效率并不高，易受諧波和頻譜泄漏的干擾，在一些要求測量速度和反 應(yīng)速度的場合其實(shí)并不適用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有測量方法存在的缺陷，對(duì)傳統(tǒng)的過零檢測方法 加以改進(jìn)，提供一種實(shí)用性，高可靠性，低成本的一種相位差測量裝置。其技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn) 的包括元器件在內(nèi)的結(jié)構(gòu)，其特征在于信號(hào)采集電路，由兩路被測信號(hào)Ul、U2分別經(jīng)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(hù)電路，保 護(hù)電路輸出接入放大器，R1/R11為采樣電阻，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用于動(dòng)態(tài)濾波，也接在放大器的輸出端和反相 輸入端之間。一級(jí)運(yùn)放輸出信號(hào)接電阻R4/R14再連接運(yùn)放U1B/U2B正向輸入端，參考信號(hào) UNN接R3/R13連接運(yùn)放U1B/U2B的反相輸入端，R5/R15作為反饋電阻接在運(yùn)放的反相輸入 端和輸出端之間，構(gòu)成一個(gè)跟隨器，放大信號(hào)經(jīng)R6/R16接入比較器正相輸入端，反相輸入 端接入?yún)⒖夹盘?hào)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(gòu) 成正反饋電路；輸出矩形波信號(hào)，兩路矩形波信號(hào)進(jìn)行或門，經(jīng)AD采樣，脈沖寬度即為相位 差值。實(shí)施該技術(shù)后的優(yōu)點(diǎn)和效果是可以通過硬件器件調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)硬件上的信號(hào)最小的相 位漂移，減少軟件上的處理難度，同時(shí)對(duì)被測信號(hào)的頻率不做限定，有效了防止了以往在同 頻信號(hào)中因頻率微小波動(dòng)而產(chǎn)生的測量誤差的現(xiàn)象，增加了測量的靈活性。由于沒有采用 低通濾波電路，從硬件的角度盡可能的消除了因硬件產(chǎn)生的相位漂移，在實(shí)際運(yùn)用中具有 低成本，高可靠性等特征，同時(shí)避免了在軟件處理上的復(fù)雜程度。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述見附圖1，信號(hào)采集電路，由兩路被測信號(hào)Ul、U2分別經(jīng)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(hù)電路，保護(hù)電路輸出接入放大 器，R1/R11為采樣電阻，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用于動(dòng)態(tài)濾波，也接在放大器的輸出端和反相輸入端之間。一級(jí)運(yùn) 放輸出信號(hào)接電阻R4/R14再連接運(yùn)放U1B/U2B正向輸入端，參考信號(hào)UNN接R3/R13連接 運(yùn)放U1B/U2B的反相輸入端，R5/R15作為反饋電阻接在運(yùn)放的反相輸入端和輸出端之間， 構(gòu)成一個(gè)跟隨器，放大信號(hào)經(jīng)R6/R16接入比較器正相輸入端，反相輸入端接入?yún)⒖夹盘?hào)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(gòu)成正反饋電路；輸出 矩形波信號(hào)，兩路矩形波信號(hào)進(jìn)行或門，經(jīng)AD采樣，脈沖寬度即為相位差值。見附圖1，電壓信號(hào)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，盡量減少有硬件產(chǎn)生的相位誤差，同時(shí)也方便后面的處理，比通常直接測量信 號(hào)來判斷相位差的方法安全性、穩(wěn)定性和可靠性更高，互感器輸出的信號(hào)經(jīng)過D1，D2/D3，D4 組成的保護(hù)電路，防止輸入電壓過高，由于互感器過來的信號(hào)時(shí)很微弱的信號(hào)量，有必要對(duì) 信號(hào)進(jìn)行放大，通過電位器R2/R12調(diào)節(jié)信號(hào)相位偏差，R1/R11為采樣電阻，接在放大器的 反相輸入端和輸出端之間，決定了放大倍數(shù)，同時(shí)增加信號(hào)過零時(shí)的信號(hào)陡度，以提高測量 精度，C1/C11用于動(dòng)態(tài)濾波，也接在運(yùn)算放大器的輸出端和反相輸入端之間。一級(jí)運(yùn)放輸 出信號(hào)接電阻R4/R14再連接運(yùn)放U1B/U2B正向輸入端，參考信號(hào)UNN接R3/R13連接運(yùn)放 U1B/U2B的反相輸入端，R5/R15作為反饋電阻接在運(yùn)放的反相輸入端和輸出端之間，構(gòu)成 一個(gè)跟隨器，可以有效的控制信號(hào)的波動(dòng)，并削減波形“毛刺”；放大信號(hào)經(jīng)R6/R16后將信號(hào) 提升后接入低偏移，高精度的電壓比較器，減少信號(hào)干擾；比較器正相輸入端，反相輸入端 接入?yún)⒖夹盘?hào)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(gòu)成 正反饋電路，輸出信號(hào)為矩形波信號(hào)，兩路矩形波信號(hào)進(jìn)行或門，經(jīng)AD采樣，脈沖寬度即為 相位差值。
權(quán)利要求1. 一種相位差測量裝置，包括元器件在內(nèi)的結(jié)構(gòu)，其特征在于信號(hào)采集電路，由兩路 被測信號(hào)U1、U2分別經(jīng)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(hù)電路，保護(hù)電路輸出接入放大器，R1/R11為采樣電阻，接在放大器的反相 輸入端和輸出端之間，C1/C11用于動(dòng)態(tài)濾波，也接在放大器的輸出端和反相輸入端之間，一 級(jí)運(yùn)放輸出信號(hào)接電阻R4/R14再連接運(yùn)放U1B/U2B正向輸入端，參考信號(hào)UNN接R3/R13 連接運(yùn)放U1B/U2B的反相輸入端，R5/R15作為反饋電阻接在運(yùn)放的反相輸入端和輸出端之 間，構(gòu)成一個(gè)跟隨器，放大信號(hào)經(jīng)R6/R16接入比較器正相輸入端，反相輸入端接入?yún)⒖夹?號(hào)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(gòu)成正反饋電路， 輸出矩形波信號(hào)，兩路矩形波信號(hào)進(jìn)行或門，經(jīng)AD采樣，脈沖寬度即為相位差值。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種相位差測量裝置。由信號(hào)采集電路，接入互感器，保護(hù)電路，放大器，跟隨器，比較器的結(jié)構(gòu)組成，經(jīng)AD采樣，脈沖寬度即為相位差值?？梢酝ㄟ^硬件器件調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)硬件上的信號(hào)最小的相位漂移，減少軟件上的處理難度，同時(shí)對(duì)被測信號(hào)的頻率不做限定，有效了防止了以往在同頻信號(hào)中因頻率微小波動(dòng)而產(chǎn)生的測量誤差的現(xiàn)象，增加了測量的靈活性。由于沒有采用低通濾波電路，從硬件的角度盡可能的消除了因硬件產(chǎn)生的相位漂移，在實(shí)際運(yùn)用中具有低成本，高可靠性等特征，同時(shí)避免了在軟件處理上的復(fù)雜程度。
文檔編號(hào)G01R25/02GK201917612SQ20102055128
公開日2011年8月3日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者孫旭熹, 張峰, 王曉輝, 王 琦 申請人:上海華建電力設(shè)備股份有限公司