[发明专利]一种正弦信号参数测量方法及系统

说明书

本发明属于仪器仪表技术领域，具体涉及一种正弦信号的参数测量方法及系统。本发明利用DDS本振源的频率精细调节，将频率范围很宽的正弦信号经过混频后变成频率单一的中频信号，借助于高分辨率A/D转换器和FIFO存储器，精确测量信号幅度；同时利用波形变换器将正弦信号变成方波信号，使得频率测量更方便，测量精度更高。

技术领域

本发明涉及仪器仪表技术领域的信号测量技术，具体涉及一种正弦信号的参数测量方法及系统。

背景技术

在仪器仪表、通信等领域，为了实现特定的目的，经常需要对正弦信号的幅值、有效值、周期、频率等参数进行测量。现有的正弦信号参数测量方法很多，最常用的测量手段是采用示波器进行测量，也可以采用真有效值转换器实现对正弦信号有效值的测量，用测周法或测频法实现对正弦信号周期和频率的测量。

现有的正弦信号参数测量方法各有不同的缺点，示波器测量法受其本身电路频带宽度或人为读数因素的限制，测量精度较低；而其他的测量方法要么只能测量有效值等幅度参数，要么只能测量频率或周期等时间参数，一种方法往往不能既测量幅度参数又测量时间参数，而且可测量的正弦信号频率较低。

发明内容

为了克服上述技术问题的缺点，本发明提供了一种功能齐全、测量准确的正弦信号参数测量方法及系统。

本发明的正弦信号参数测量方法，其特别之处在于，包括以下步骤：a)选取一个双刀双掷型继电器J，静态时，继电器J的静触点B1、B2分别与公共端子C1、C2接通，将被测正弦信号u_s从继电器的公共端子C1引入，继电器的公共端子C2连接到混频器的射频输入端RF；b)所述继电器的两个静触点B1、B2用导线短路，继电器的动触点A1连接到衰减器的输入端，衰减器的输出端连接到继电器的动触点A2；c)所述混频器的本振输入端LO连接到DDS本振源的输出端，混频器的中频输出端经匹配电阻连到带通滤波器的输入端，带通滤波器输出的中频信号u_I分成两路，一路连接到波形变换器的输入端，另一路输送到差分匹配网络；d)所述混频器RF端的被测信号频率f_S、LO端的本振信号频率f_L和带通滤波器输出的中频信号频率f_I满足公式(1):

f_I＝f_L－f_S (1)；

e)所述波形变换器输出的方波信号u_P接到STM32微控制器的一个可以配置为PWM输入捕获模式的GPIO引脚；f)所述中频信号u_I经过差分匹配网络后，输送到A/D转换器的模拟电压输入端，A/D转换器的数据输出端连接到FIFO存储器的数据输入端，FIFO存储器的数据输出端连接到STM32微控制器的I/O口；g)所述STM32微控制器通过时钟线控制A/D转换器的模数转换过程和转换数据实时输出；h)所述STM32微控制器通过时钟线、控制线和数据线与DDS本振源相连，基于对被测信号频率f_S的预估值，从键盘置入数值设定DDS本振源的输出正弦波信号频率f_L，使得依据公式(1)算出的f_I＝455kHz；i)所述STM32微控制器将与波形变换器输出u_P相连的GPIO引脚配置为PWM输入捕获模式，并测算出u_P的方波信号频率f_IC，f_IC是公式(1)中f_I的测量值；若f_IC的数值偏离455kHz超过10kHz，则依据测算值，利用公式(1)重新计算，并从键盘重新置入f_L的频率值，使得f_IC在445kHz～465kHz之间，再测量得到最终的方波信号频率f_IC；j)所述STM32微控制器根据最终置入的f_L值，依据公式(2)计算得到被测正弦信号的频率f_SC：