【硕士论文】数字化相位差检测理论分析及基于DSP的系统实现研究.pdf

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1、上海交通大学硕士学位论文数字化相位差检测理论分析及基于DSP的系统实现研究姓名：陈捷申请学位级别：硕士专业：测试计理技术及仪器指导教师：施文康20050101上海交通大学硕士学位论文数字化相位差检测理论分析及基于DSP的系统实现研究摘要相位是正弦信号的主要要素之一在线性系统动态特性分析系统模型辨识同步检测的数据处理模拟电路故障诊断等许多领域正弦信号间的相位差测量都有着非常广泛的应用尤其在电力系统中测量两列频率相同的信号之间的相位差特别重要本文针对正弦信号间相位差的大小提出了一些实用的测量方法过零比较法是用得较早较普

2、遍的一种测量两信号间相位差的方法但是它对干扰和噪声起不到多大的抑制效果对于有多个连续零点的情况可用求平均数的方法来得到真正的过零点另外可以计算得到零漂值并将这个值从采样值中去除掉这样得到的结果会更精确一点对于DFT测量正弦信号相位差的方法详细讨论了方法的使用分析了样本长度为非整数周期的问题并对其引起的相位误差进行了量化分析发现测量误差随着样本长度和初相位的变化均呈周期变化并且在不同的初相位下非整数周期的影响不同对此可选择合适的时间点以减小测量误差另外为了减小栅栏效应还可以通过补0和周期延拓来提高频率分辨率DFT方法

3、对噪声和干扰有一定的抑制效果但是效果有限为此本文还提出了三种相关法来替代DFT法进行相位差的测量第一种相关法将待测信号与两个正交信号分别进行相关计算由此得到相位差它能更好的适应幅度和频率的变化容许较长的样本可以改善噪声和干扰的抑制效果第二种相关法将互相关作为DFT之前的滤波使用等效于求互功率谱它可以改善对噪声和干扰的抑制效果但是这种方法有一定的应用条件第三种相关法借鉴了相关原理和比较法的思想它将待测信号和同频的参考信号进行互相关运算输出为相对延时的周期函数通过改变相对延时直到输出极值或0此刻它们之间有一个特定的相位

4、差然后根据此刻的相对延时值可以确定延时前的相位在这些算法中本文以第一种相关算法为基础设计了一个基于DSP的相位差测量系统多总线结构流水线结构和多处理单元等特点使DSP芯片运行速度大大提高特别适合进行实时信号处理所以在此处采用DSP芯片来进行相位差-i-上海交通大学硕士学位论文的测量是非常合适的为了扩展功能该系统除了可以测量两路正弦信号的相位差外还可以测量它们的幅值并能够产生频率幅值和相位可调的正弦波关键词DSP相位差过零比较法DFT相关-ii-上海交通大学硕士学位论文THERESEARCHONDIGITALMEAS

5、UREMENTTHEORYOFPHASEDIFFERENCEANDREALIZATIONOFSYSTEMBASEDONDSPABSTRACTPhaseisoneofmainfactorsinsinesignal.Themeasurementofphasedifferenceintwosinesignalsisappliedinmanyfields,suchasanalysisoflinearsystemdynamiccharacteristic,systemmodelidentification,dataproce

6、ssinginsynchronizationmeasurement,failurediagnosisinanalogcircuit,andetc.Moreover,phasedifferencemeasurementisveryimportantinelectricitypowersystem.Inthispaper,someusefulphasedifferencemeasuringmethodsarediscussed.Crossingzerocomparisonmethodisacommonusedmetho

7、dinphasedifferencemeasurement.Itdoesn’thavegoodeffectinrestrainingfrominterferenceandnoise.Whenhavemanycontinuouszeros,middlezerocanbeusedasrealzero.Ifzerodriftissubtractedfromacquiredvalue,theresultwillbeprecise.DFTmethodalsocanbeusedinphasedifferencemeasurem

8、ent.Butwhenthesamplelengthofsignalisnotequaltotheintegralmultiplesofthesignal’speriod,theestimatevaluewillhaveerror.Becausedifferentphaseanglewillbringdifferenterror,thebeginningti