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交流 信号的 频率和 相位的测量方法

阅读：854发布：2020-05-13

专利汇可以提供交流信号的频率和相位的测量方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种交流信号的频率和相位的测量方法，其首先给定交流信号过第1个零点时测得的频率和确定的相位；然后读取交流信号过当前零点时的时间；接着通过判断交流信号过当前零点时与过前一个零点时之间的时间段内的频率是否在合理范围内来确定当前零点是否为干扰信号；在当前零点为非干扰信号时，再根据当前读取的时间和交流信号过前一个零点时测得的频率，计算交流信号过当前零点时的频率，并根据当前读取的时间和交流信号过前一个零点时测得的频率确定交流信号过当前零点时的相位；重复实时获取交流信号过每个零点时的频率和相位；优点是即使在电网干扰大或波形畸变的情况下，仍能准确的测出频率，并准确的确定相位，抗干扰性能好。，下面是交流信号的频率和相位的测量方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种交流信号的频率和相位的测量方法，其特征在于包括以下步骤：
①令F1表示交流信号过第1个零点时测得的频率，并令F1＝F；令P1表示交流信号过第1个零点时确定的相位，并令P1＝0度；其中，F表示交流信号的估计频率，且单位为HZ，F的值根据交流信号的应用场合估计得到；
②假设当前交流信号过第i个零点，则读取交流信号过第i个零点时的时间，记为ti，单位为s，其中，i的初始值为2，ti的值为交流信号过第i-1个零点结束到过第i个零点结束的一段时间；
③判断是否大于或等于F-F×10％且小于或等于F+F×10％，如果是，则认为第i个零点为非干扰信号，然后执行步骤④；否则，认为第i个零点为干扰信号，然后执行步骤⑤；
④计算交流信号过第i个零点时测得的频率，记为Fi，且单位为HZ，
其中，Fi-1表示交流信号过第i-1个零点时测得的频率，且单位为HZ，fi表示交流信号过第i-
1个零点时与过第i个零点时之间的时间段内的频率，且单位为HZ，然后确定交流信号过第i个零点时的相位，记为Pi，单位为度，再执行步骤⑤；
⑤令i＝i+1，然后返回步骤②继续执行，实时获取交流信号过第i个零点时的频率和相位，直至交流信号处理完毕，其中，i＝i+1中的“＝”为赋值符号。

说明书全文

交流信号的 频率和 相位的测量方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种交流信号检测技术，尤其是涉及交流信号的频率和相位的测量方法。

背景技术

[0002] 在很多控制系统中，经常需要检测电网或其它的交流信号，而在检测交流信号时需要测量交流信号的零点及交流信号的频率和相位。

[0003] 目前，测量交流信号频率的方法有测量周期的计时法和定时测量信号个数的计数法。一般交流信号的固定频率为50HZ或60HZ，而在实际使用过程中，频率不一定是严格50HZ或60HZ，存在一定的偏差，同时由于电子设备的共同使用，电网的波形会变形或严重干扰，在这种情况下，上述测量交流信号频率的方法的测量结果会不准确。

[0004] 目前，测量交流信号相位的方法有过零点计时判断的方法和测电压计算相位的方法。这两种方法都能准确的获得交流信号的相位，但是第一种方法需要借助计时器，第二种方法需要借助AD转换器；此外，两种方法会因为信号的干扰或频率的不准确，导致相位测量的不准确。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种交流信号的频率和相位的测量方法，其能够准确地测出交流信号的频率和相位，且测量成本低。

[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种交流信号的频率和相位的测量方法，其特征在于包括以下步骤：

[0007] ①令F1表示交流信号过第1个零点时测得的频率，并令F1＝F；令P1表示交流信号过第1个零点时确定的相位，并令P1＝0度；其中，F表示交流信号的估计频率，且单位为HZ，F的值根据交流信号的应用场合估计得到；

[0008] ②假设当前交流信号过第i个零点，则读取交流信号过第i个零点时的时间，记为ti，单位为s，其中，i的初始值为2，ti的值为交流信号过第i-1个零点结束到过第i个零点结束的一段时间；

[0009] ③判断是否大于或等于F-F×10％且小于或等于F+F×10％，如果是，则认为第i个零点为非干扰信号，然后执行步骤④；否则，认为第i个零点为干扰信号，然后执行步骤⑤；

[0010] ④计算交流信号过第i个零点时测得的频率，记为Fi，且单位为HZ，其中，Fi-1表示交流信号过第i-1个零点时测得的频率，且单位为HZ，fi表示交流信号过第i-1个零点时与过第i个零点时之间的时间段内的频率，且单位为HZ，然后确定交流信号过第i个零点时的相位，记为Pi，单位为度，再执行步骤⑤；

[0011] ⑤令i＝i+1，然后返回步骤②继续执行，实时获取交流信号过第i个零点时的频率和相位，直至交流信号处理完毕，其中，i＝i+1中的“＝”为赋值符号。

[0012] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0013] 1)交流信号过第1个零点时测得的频率为交流信号的估计频率，且在计算交流信号过后续零点时测得的频率时，根据交流信号过当前零点时与过前一个零点时之间的时间段内的频率和交流信号过前一个零点时获得的频率，来计算交流信号过当前零点时获得的频率，因此测量时间越长，测得的交流信号的频率就越准确。

[0014] 2)在确定交流信号过零点时的频率后，再确定交流信号过零点时的相位，根据交流信号过当前零点时的时间和交流信号过当前零点时测得的频率来确定交流信号过当前零点时的相位，由于交流信号过零点时测得的频率较为准确，因此有效地提高了相位的测量准确性。

[0015] 3)本发明方法对交流信号除第1个零点外的其余零点，先通过判断交流信号过当前零点时与过前一个零点时之间的时间段内的频率是否在合理范围内，来确定当前零点是否为干扰信号，即能够很好的确定干扰不合理位置，这样即使在电网干扰大或波形畸变的情况下，仍能准确的测出频率，并确定相位，抗干扰性能好。附图说明

[0016] 图1为本发明方法的实现流程框图；

[0017] 图2为一个交流信号的波形示意图。

具体实施方式

[0018] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

[0019] 本发明提出的一种交流信号的频率和相位的测量方法，其实现流程框图如图1所示，其包括以下步骤：

[0020] ①令F1表示交流信号过第1个零点时测得的频率，并令F1＝F；令P1表示交流信号过第1个零点时确定的相位，并令P1＝0度；其中，F表示交流信号的估计频率，且单位为HZ，F的值根据交流信号的应用场合估计得到，如交流信号应用于电网，则可令F＝50HZ或F＝60HZ。

[0021] ②假设当前交流信号过第i个零点，则读取交流信号过第i个零点时的时间，记为ti，单位为s，其中，i的初始值为2，ti的值为交流信号过第i-1个零点结束到过第i个零点结束的一段时间。

[0022] ③判断是否大于或等于F-F×10％且小于或等于F+F×10％，如果是，则认为第i个零点为非干扰信号，然后执行步骤④；否则，认为第i个零点为干扰信号，忽略第i个零点，即交流信号过第i个零点时不获取频率和相位，然后执行步骤⑤。

[0023] ④计算交流信号过第i个零点时测得的频率，记为Fi，且单位为HZ，其中，Fi-1表示交流信号过第i-1个零点时测得的频率，且单位为HZ，fi表示交流信号过第i-1个零点时与过第i个零点时之间的时间段内的频率，且单位为HZ，然后通过理论计算确定交流信号过第i个零点时的相位，记为Pi，单位为度，再执行步骤⑤。

[0024] ⑤令i＝i+1，然后返回步骤②继续执行，实时获取交流信号过第i个零点时的频率和相位，直至交流信号处理完毕，其中，i＝i+1中的“＝”为赋值符号。

[0025] 为进一步说明本发明方法的可行性和有效性，进行试验。

[0026] 图2给出了一个交流信号的波形图，利用本发明方法来获取交流信号过每个零点时测得的频率和确定的相位。交流信号过第1个零点时测得的频率F1＝F，交流信号过第1个零点时确定的相位P1＝0度；交流信号过第2个零点时，读取交流信号过第2个零点时的时间为t2，而大于或等于F-F×10％且小于或等于F+F×10％，因此确定第2个零点为有效信号而非干扰信号，通过计算交流信号过第2个零点时测得的频率F2，并通过确定交流信号过第2个零点时的相位P2；交流信号过第3个零点时，读取交流信号过第3个零点时的时间为t3，而大于或等于F-F×10％且小于或等于F+F×10％，因此确定第3个零点为有效信号而非干扰信号，通过计算交流信号过
第3个零点时测得的频率F3，并通过确定交流信号过第3个零点时的相位P3；交流信号过第4个零点时，读取交流信号过第4个零点时的时间为t4，而不在大于或等于F-F×10％且小于或等于F+F×10％这个范围内，因此确定第4个零点为干扰信号，忽略第
4个零点；重复上述过程，确定第5零点、第6个零点和第7个零点均为有效信号。

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