[发明专利]一种模拟信号和数字信号同步采集及同步时间差校准方法

权利要求书

1.一种模拟信号和数字信号同步采集及同步时间差校准方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、模拟信号和数字信号同步采集

1)启动标准动态激励源产生动态激励信号,标准测量系统和被校数字量输出传感器同时感受标准动态激励源的激励信号；

2)将标准测量系统的输出接入模数转换器，被校数字量输出传感器的输出接入数字信号采集接口；同时启动模数转换器和数字信号采集接口进行数据采集和存储,模数转换器的采样频率为f_s；

3)步骤一2)所存储的数字量输出传感器输出信号由被校信号解调软件解调出被校数字量输出传感器输出系列D_c{m}以及数字信号的更新频率f_c；所存储的标准测量系统输出信号由标准信号解调软件解调出标准物理量系列D_s{n}；根据两个数字信号系列D_s{n}和D_c{m}，采用数据分析软件计算动态测量结果；所述被校数字量输出传感器输出系列相对于标准测量系统输出信号在时域的时间差为Δt₁；

步骤二、测量通道间的时间差校准

1)使用两组采用硬件触发同步输出的D/A转换器，第一D/A转换器输出单通道模拟电压信号，第二D/A转换器仿真被校数字量输出传感器信号；第一D/A转换器和第二D/A转换器同步输出相同的M个方波信号，M为大于10的正整数，方波的频率为步骤一数字信号的更新频率f_c的1/N倍，N是根据校准准确度要求选定的正整数；

2)第一D/A转换器输出电压信号由模数转换器采集，模数转换器的参数设置与步骤一相同，其采样频率为f_s，经标准信号解调软件解调出标准信号系列D_s{j}；从标准信号系列D_s{j}中筛选出从低电平跳变至高电平所对应的数据系列序号j_i，i＝1～M；由此计算测量通道1测得的标准信号从低电平跳变至高电平所对应的时刻s_i：

式中：j_i—标准信号系列从低电平跳变至高电平所对应的数据系列序号；

f_s—模数转换器的采样频率；

i—第i个低电平跳变至高电平点；

M—方波信号总个数；

3)第二D/A转换器输出仿真被校数字量输出传感器的信号，由数字信号采集接口采集；数字信号的更新频率f_c以及数字信号采集接口的参数设置与步骤一相同；被校信号解调软件解调出被校信号系列D_c{k}；从被校信号系列D_c{k}中筛选出从低电平跳变至高电平所对应的数据系列序号k_i，i＝1～M；由此计算出测量通道2测出的被校信号从低电平跳变至高电平所对应的时刻c_i：

式中：k_i—被校信号系列从低电平跳变至高电平所对应的数据系列序号；

f_c—数字信号的更新频率；

i—第i个低电平跳变至高电平点；

M—方波信号总个数；

4)根据计算得到的每个方波信号从低电平跳变至高电平所对应的标准信号跳变时刻s_i和被校信号跳变时刻c_i，计算出测量通道2和测量通道1的同步时间差为：

步骤三、同步时间差校准

由步骤一和步骤二的测量结果，计算出被校数字量输出传感器输出信号相对于标准信号的实际时间延迟为：

Δt＝Δt₁-Δt₂ (4)

通过上述三个步骤，就能够实现模拟信号和数字信号同步采集及同步时间差校准。

2.实现如权利要求1所述方法的装置，其特征在于：包括：

标准动态激励源，用于产生动态激励信号；

标准测量系统，用于标准物理量的溯源；

被校数字量输出传感器，是被校准的传感器；

模数转换器，用于采集标准测量系统输出的电压信号；

数字信号采集接口，用于采集被校数字量输出传感器的输出信号；

标准信号解调模块，用于解调标准信号；

被校数字量输出传感器数字信号解调模块，用于解调被校数字量输出传感器的输出；

数据分析软件，用于分析测量结果；

第一D/A转换器，输出单通道模拟电压信号，信号为方波；

第二D/A转换器，采用多通道模拟电压，仿真被校数字量输出传感器信号；

同步时间分析软件，用于计算测量通道2和测量通道1的同步时间差。