[发明专利]一种非连续模拟差分信号频率与相位采集方法

说明书

本发明属于模拟信号采集与调理领域。一种非连续模拟差分信号频率与相位采集方法，主要解决非连续模拟差分信号长时间零电平带来的比较器输出震荡问题，信号干扰或电平抖动带来的虚假脉冲问题以及可采集频率但是无法获取相位的问题。所述的非连续模拟差分信号频率与相位采集方法，在传统滤波放大、过零比较、脉冲计数的频率采集电路基础上，通过构建另一路参考信号，消除了等输入时比较器不能正确输出的问题和干扰信号产生的虚假脉冲问题；再通过对过零比较产生的信号和参考信号的调理，产生和模拟输入信号同频同相的方波信号，采用DSP、CPU或可编程逻辑进行捕获，即可得到模拟差分信号的频率与相位信息。

技术领域

本发明属于模拟信号采集与调理领域，具体的说是一种模拟差分信号频率与相位确定的方法。能够准确、实时地采集非连续模拟差分信号的频率和相位信息，可应用于多种发动机的转速、扭矩等信号采集设备中，实现对传感器输出信号的准确采集。

背景技术

模拟信号的频率可以实时反映信号的变化速度或加速度信息，模拟信号的相位可以实时反映信号的位置信息或状态信息，这些信息都属于一般周期信号的基础参数,在发动机转速、扭矩等信号采集中应用广泛，准确采集传感器输出的模拟信号频率和相位，是实现控制功能的基础和前提。然而DSP、CPU或可编程逻辑器件无法直接对传感器输出的模拟信号进行处理，需要首先将模拟信号进行调理，将其转化为包含原始信号频率与相位信息的数字信号。

目前实现模拟信号转化为数字信号的方法主要是传统的滤波放大、过零比较电路，这主要适用于连续的模拟信号输入。但是对于非连续的模拟信号，在过零比较电路工作时，由于长时间零电平引起比较器正负两端电压相等，造成输出震荡；输入的低频信号干扰或零电平时的抖动会引起比较器输出虚假脉冲；若改变比较器的比较门限，可以正确采集信号频率但是无法获取原始信号的相位。

发明内容

本发明的目的在于克服上述模拟信号采集方法的不足，提出了一种非连续模拟信号频率与相位采集方法，能够有效滤除错误判断产生的脉冲，实现对模拟信号频率与相位的准确采集。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

非连续模拟差分信号频率与相位采集电路的组成包括钳位滤波电路、比例放大电路、过零比较电路、参考脉冲产生电路、同频同相调理电路和DSP、CPU或可编程逻辑采集电路。

钳位滤波电路由电阻、电容、二极管组成，滤除高频干扰，同时对输入信号进行限幅。

比例放大电路是由运放和电阻组成的差分放大器，放大倍数由输入电阻和反馈电阻决定。

过零比较电路和参考脉冲产生电路由比较器、电阻和参考电平组成，具有滞回功能，用来产生过零比较信号和参考方波信号。

同频同相调理电路由触发器组成，用来生成一路和非连续模拟信号同频同相的方波信号，滤除前端信号可能引入的等输入时比较器错误输出或干扰信号产生的虚假脉冲。

DSP、CPU或可编程逻辑采集电路，用来提取方波信号的频率和相位信息。

所述非连续模拟差分信号频率与相位采集方法，其具体工作过程如下：

步骤1：将非连续模拟差分信号接入钳位滤波电路，得到限幅和滤波后的信号Ui+和Ui-；其中，二极管V1、二极管V2、二极管V3、二极管V4构成的钳位电路将输入电压范围限制在[-5V，5V]的区间，R1、C1和R2、C2分别构成低通滤波，可以滤除高频干扰；

步骤2：将Ui+和Ui-接到差分比例放大电路，转换为放大后的单端信号Ui；其中，运算放大器D1、R3、R4、R5构成差分放大器；