数字相位计

摘要：目前广泛使用的是直读式数字相位计，其原理是基于时间间隔测量法，通过相位-时间转换器，将相位差为ψ的两个信号（分别称参考信号和被测信号）转换成一定的时间间隔τ的起始和停止脉冲。然后用电子计数器测量其时间间隔。

关键词：数字相位计

正文：

一、原理

目前广泛使用的是直读式数字相位计，其原理是基于时间间隔测量法，通过相位-时间转换器，将相位差为ψ的两个信号（分别称参考信号和被测信号）转换成一定的时间间隔τ的起始和停止脉冲。然后用电子计数器测量其时间间隔。如果让电子计数器的时钟脉冲频率倍乘36*10n（n为正整数），则显示值即为以度为单位的相位差值，其简单原理如图所示。也可以用相位—频率转换器，把两信号之间的相位差变成频率，用电子计量器测量。此外可采用相位-电压转换器，把相位转换为电压，用电压表测量。

以上是时间间隔测量基本的原理，其间隔时间为

式中，N是在tψ时间内计数脉冲的个数；T0是时标信号周期。

式中，f为被测信号频率，f0为时标信号频率。

若让计数器在1s内连续计数，即1s内有f个门控信号，则其累计数为N1=f*N.

则

若取时标频率f0=360Hz，则

可见，计数器在1s内脉冲的累计数就是以度为单位的两个被测信号的相位差。若取f0=3600Hz，则每个计数脉冲表示0.1°，可以提高测量准确度。

二、电路图及具体原理分析

电路由常用CMOS异或门74HＣ86和CMOS四比较器LM124组成。LM124中的A1B，A1C为输入信号的过0检测器。为了保护LM124集成块，用四只二极管（VD1-VD4）将比较器同相输入端的信号对地钳位，即把同相输入信号的幅值限制在二极管的正负管压降之内。异或门74HＣ86的U2A，U2B为缓冲器（当开关S1断开时）。电阻R10，R11接到U2A，U2B 的输入端，这两个缓冲器的输出驱动另外两个并接的异或门U2C和

U2D，并联的目的是为了减小输出阻抗。在U2C和U2D的输出端，电阻R4，R5，R P1和电容C1构成分压器和低通滤波器，对输出信号分别进行标定和滤波。由于U2C和U2的输出时一个正脉冲，它与U ia和U ib两路输

入信号的过0时间差成反比例，所以C1两端的平均电压也与两端输入信号的绝对相位差成比例。

比较器A1D和晶体管VT1(2N22)组成单位增益放大器,它对电容C1上的电压既有缓冲作用,又降低了输出阻抗.

电容C2的作用是通过电阻R9建立一个最佳工作点,使比较器A1D稳定地工作在线性区内.

在校准电路时,将开关S1打开,在两个输入端同时加一个峰值电压为5V的低频(50~100HZ)正弦或方波信号,在输出端与地之间接一数字电压表,对输出电压进行监测.

当电压表读数为0时,相当于相位差为0°.把开关S1闭合,调节电位器RP1,使电压表读数为1.80V,此时相当于180°相位差.调试一经结束,就应将S1开关打开,则电路可做常规测量.

至此,数字表已校好,即可测量两路输入信号的绝对相位差.测量精度:当输入50~100Hz、峰-峰值为5V的方波时，精度优于0.4°；在输入有效值为3mV的正弦波时，精度优于1°.

三、仿真过程

当两个输入信号相位为0°时，电压表显示为0V

当两个输入信号相位为180°时，电压表显示为1.8V

单片机数字相位差计的设计

XXXXXX项目式教学设计报告课程名称：电路综合设计项目名称：单片机数字相位差计的设计专业班级：学生姓名：指导教师：开课时间：报告成绩：

数字相位差计的设计与实现摘要随着数字电子技术的发展，由数字逻辑电路组成的控制系统逐渐成为现代检测技术中的主流，数字测量系统也在工业中越来越受到人们的重视。在实际工作中，常常需要测量两列频率相同的信号之间的相位差，来解决实践中出现的种种问题。例如，电力系统中电网合闸时，要求两电网的电信号之间的相位相同，这时需要精确测量两列工频信号之间的相位差。如果两列信号之间的相位差达不到相同，会出现很大的电网冲激电流，对供电系统产生巨大的破坏力，所以必须精确地测量出两列信号之间的相位差。本设计由STC89C51构成的最小系统，通过外围扩展，精确测量工频电压的相位差，采用LCD1602显示相位差，功耗小，精确度高，稳定性能好，读数方便且不需要经常调试。关键词：单片机、低频、相位差、LCD

一、绪论 1.1课题的意义众所周知，相位是交变信号的三要素之一，而相位差则是研究两个相同频率交流信号之间关系的重要参数。相位差的测量是电气测量的一项基本内容，其含义为测量两个同频率周期信号的相位差值。例如某一电路系统输入信号与输出信号之间的相位差，三相交流电两个相电压或两个线电压之间的相位差，相电压与相电流之间的相位差等。又如，在自动控制理论中，系统的相频特性为在不同频率正弦信号作用下，系统的输出信号与输入信号之间的相位和频率的函数关系。此外，同频率正弦信号的相位差测量在工业自动化、智能控制及通讯电子等许多领域都有着广泛的应用。如电工领域中的电机功角测试，等等。因此相位差的测量是研究网络相频特性中不可缺少的重要方面。 1.2课题要求本设计研究了一种可测20Hz-20kHz 内波形（正弦波、三角波、矩形波）数字相位差测量仪的设计方法。主要内容是以STC89C51为控制核心，实现对音频范围内的正弦交流信号的相位的测量，可测的信号相位差在0～360? 度范围内，测量精度可达0.1? 。两路信号（同频、不同相）通过过零比较器电路整形成矩形波信号，再通过鉴相器，D 触发器二分频得到相位差信号。这样就构成了相位测量系统的测量电路。再将该相位差信号送入单片机的外部中断端口，通过单片机对数据的处理，最后方可得到所要测量的相位差，并在液晶上显示出测量结果。二、相位测量方案论证与选择 2.1设计方案论证方案1：相位——电压转换法相位--电压转换式数字相位计的原理框图如图2-1

相位测量仪

辽宁工业大学电子综合设计与制作（论文）题目：低频数字式相位测量仪院（系）：电子与信息工程学院专业班级：电子班学号：学生姓名：指导教师：教师职称：起止时间：2013.12.13-2014.1.10

电子综合设计与制作（论文）任务及评语

摘要该设计是低频数字式相位测量仪，设计思路为输入一个低频正弦信号通过分支路正常输出，另一路不通过移相器输出一个相位改变频率不变的正弦波。得到上述两路频率相同相位不同的信号后就要测出两信号的相位差和频率，在做此工作前先要经过相位测量前置级信号处理电路，由阻抗变换和放大、限幅、电平转换、整形电路组成。经过相位测量前置级信号处理电路得到两路方波，通过异或门输出一个脉冲序列与晶振产生的基准脉冲波进行与操作得到调制后的波形，在一定的时间范围内对脉冲的个数进行计数通过计算得到相位差和频率。再通过单片机控制显示器显示出所需结果。关键词：低频；正弦；移相器；异或门；整形；

目录第1章可编程增益放大器设计方案论证 (1) 1.1可编程增益放大器的应用意义 (1) 1.2可编程增益放大器设计的要求及技术指标 (1) 1.3 设计方案论证 (2) 1.4 总体设计方案框图及分析 (3) 第2章可编程增益放大器各单元电路设计 (4) 2.1 输入调整电路设计 (5) 2.2 中间级放大电路设计 (5) 2.3 输出级电路设计 (5) 2.4 增益调整电路设计 (6) 第3章可编程增益放大器整体电路设计 (7) 3.1 整体电路图及工作原理 (7) 3.2 电路参数计算 (7) 3.3 整机电路性能分析 (8) 第4章设计总结 (9) 参考文献 (10)

智能型数字三相相位伏安表测量使用说明

智能型数字三相相位伏安表测量使用说明仪器概述：用于三相的电压、电流、相角、频率、功率、功率因数等电参数的高精度测量 1.耐压功能、决缘功能 2.钳形电流互感器转换方式输入被测电流、保护功能 3.高反差液晶显示屏，字高达25mm，屏幕角度可自由转换约70° 第一章：简介智能型数字三相相位伏安表用于三相电参数测量，可以完成三相的电压、电流、相角、频率、功率、功率因数等电参数的高精度测量。智能型数字三相相位伏安表设计上采用高速Cortex M3处理器加24位高速ADC 进行电参数的测量计算，完全图形化界面，真彩色显示分辨率320×240，触摸屏操作人机界面友好，仪器便于携带。第二章：功能简介 1. 同时测量三相电压或四路电流（包含零线电流）； 2. 同时测量三相交流电压相角、电流相角、功角； 3. 测量电网频率和相序； 4. 自动判别变压器绕组、容性和感性负载； 5. 六角图显示，彩色相序分析； 6. 有功功率、无功功率、视在功功率、三相功率和和功率因数测量； 7. 数据保存和查看功能； 8. 数据静态保存功能； 9. 3.2寸TFT彩屏显示具有触摸功能；

10.锂电池供电、一次充满可连续待机大于20小时。第三章：技术参数第四章：仪表配件 1.主机

2.电流钳传感器

图二、电流钳传感器电流测量选用高精度和高稳定度钳形电流传感器，本仪表可接4个电流钳传感器。 3.电压测量线图三、电压测试导线第五章：测量使用说明 1.开关机说明

持续按按键仪器进入如下开机画面：图四、开机画面继续按键3秒，仪器进入真正开机状态，仪表会发出“滴”响声，证明仪表已开机时放开按键。 2.测量界面说明开机仪表自动进入测量界面如下：图五、伏安相位测量界面如果测量方式选择三相三线，用触摸笔轻触图标图标会变成，相同操作可实现单相测量。本仪表具有数据保持和保存功能，轻触图标，图标颜色由灰色变成测量数据静止，下面出现保存图标，轻触保存图标，可以保存数据，数据保存采用循环保存新保存数据

赛前准备

1.2.2赛前题目分析 1. 分析方法分析方法可以采用基本要素组合法，一是分析所需要的仪器仪表，二是分析所需要的元器件，将两者结合进行综合分析。以2003年公布的全国大学生电子设计竞赛基本仪器和主要元器件清单为例：从信号发生器和示波器的频率范围可见，信号频率范围不会超过35MHz，最高也不会超过60MHz。信号波形有正弦波和方波等。使用双踪示波器，表示作品制作时需要同时观测两路信号。使用数字示波器，表示作品制作时需要直接读取一些数据。使用电感、电容测试仪（或Q表），表示作品制作时需要测量电感和电容参数。使用频率特性测量仪（可选），表示作品制作时需要测量频率特性。使用数字相位计（可选），表示作品制作时需要测量相位。使用高频毫伏表，表示作品制作时需要测量高频信号电压。需要使用单片机开发系统及EDA开发系统、单片机最小系统板（仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器）和可编程逻辑器件下载板（仅含可编程芯片、下载电路、配置存储器），表示作品制作时需要使用单片机或者可编程逻辑器件才可以完成。需要秒表，表示作品制作时需要对时间进行测量。需要使用A/D、D/A变换器，表示作品制作时需要将模拟信号转换为数字信号，也需要将数字信号转换为模拟信号。使用高频变容二极管、高频磁芯，表示作品制作时需要改变电感和电容参数。使用光电传感器、超声传感器、金属探测传感器、红外传感器等，表示作品制作时需要对光信号、物体、金属等进行检测。需要电动玩具车（外形尺寸：长≤35cm；宽≤15cm），表示作品制作时需要以电动玩具车为载体。 2. 题目组合将以上的一些要素进行组合，可以得到可能出现的一些题目和作品应完成的功能。例1：电动玩具车＋单片机最小系统板或者可编程逻辑器件＋光电传感器＋超声传感器＋金属探测传感器＋红外传感器＋秒表，结合2001年的竞赛题目“自动往返电动小汽车（第五届，2001年）”分析，可能出现的题目和功能是：电动玩具车在单片机最小系统板或者可编程逻辑器件的控制下，对轨迹、速度和转速（光电传感器、红外传感器、秒表）进行检测，对障碍物进行检测（超声传感器），对金属物（金属探测传感器）进行检测。例2：信号发生器＋示波器＋电感、电容测试仪＋频率特性测量仪＋高频毫伏表＋高频变容

低频数字式相位测量仪(缪学进)

低频数字式相位测量仪该系统由相位测量仪、数字式移相信号发生器和移相网络三个模块构成,分别由两块单片机独立地实现控制与显示功能。采用ＤDS技术生成两路正弦波信号，并通过改变存储器中数据读取的起始地址来实现数字移相的功能,用Ф-T变换技术来实现相位差的测量,使得显示分辨率精确到0.０１o，测得的频率与相位差值送入LCＤ进行显示,加入红外键盘以及语音播报的功能，使得系统具有智能化、人性化的特色。关键词:相位测量频率测量数字移相DDS语音播报一方案论证与设计 1 相位测量方案方案一：采用脉冲填充计数法。将正弦波信号整成方波信号，对两路方波信号进行异或操作之后输出脉冲序列的脉宽可以反映两列信号的相位差,以输入信号所整成的方波信号作为基频，经锁相环倍频得到的高频脉冲作为闸门电路的计数脉冲，由单片机对获取的计数值进行处理得到两路信号的相位差。方案二:鉴相部分同方案一,将两路方波信号异或后与晶振的基准频率进行与操作，得到一系列的高频窄脉冲序列。通过两片计数器同时对该脉冲序列以及基准源脉冲序列进行计数,一路方波信号送入单片机外部中断口，作为控制信号控制两片计数器。得到的两路计数值送入单片机进行处理得相位差值。对以上方案进行比较，方案一在所测频率较高时,受锁相环工作频率等参数的影响会造成相位差测量的误差，采用方案二由高精度的晶振产生稳定的基准频率,可以满足系统高精度、高稳定度的要求。２频率测量方案方案一：用专用频率计模块来测量频率,如ＩＣM7216芯片,其内部带放大整形电路，可以直接输入正弦信号，外部振荡部分选用一块高精度晶振和两个低温度系数电容构成1０MHｚ振荡电路，其转换开关具有０.01s,0.1s，1s,10s四种闸门时间,量程可以自动切换，待计数过程结束时显示测频结果。该方案外围硬件电路较为复杂。方案二:利用可编程计数器来实现频率的测量，将被测信号转换为方波信号输入可编程计数器825４的某一路Clｋ端口，并将Gate端置为高电平，利用单

数字式相位差测量仪说明书4

目录绪论 (1) 摘要 (2) 1 结构设计与方案选择 (3) 1.1 基于过零检测法的数字式相位差测量仪方法概述 (4) 1.1.1 相位－电压法 (4) 1.1.2 相位－时间法 (5) 1.2 方案的比较与选择 (6) 2 相位－时间法单元电路的原理分析与实现方法 (6) 2.1 前置电路设计与分析 (6) 2.1.1 放大整形电路的分析与实现 (6) 2.1.2 锁相倍频电路的分析与实现 (7) 2.2 计数器及数显部分的设计与分析 (9) 2.2.1 计数器部分的分析与实现 (9) 2.2.2 译码显示部分的分析与实现 (10) 3 结论 (12) 4 参考文献 (13) 附录1：元器件名细表 (14) 附录2：相位时间法总体电路原理图 (15) 附录3：相位时间法总体电路PCB板 (16) 附录4：相位时间法总体电路PCB板3D视图 (17)

随着科学技术突飞猛进的发展，电子技术广泛的应用于工业、农业、交通运输、航空航天、国防建设等国民经济的诸多领域中，而电子测量技术又是电子技术中进行信息检测的重要手段，在现代科学技术中占有举足轻重的作用和地位。数字相位差测试仪在工业领域中是经常用到的一般测量工具，比如在电力系统中电网并网合闸时，需要两电网的电信号相同，这就需要精确的测量两工频信号之间的相位差。更有测量两列同频信号的相位差在研究网络、系统的频率特性中具备重要意义。相位测量的方法很多，典型的传统方法是通过显示器观测，这种方法误差较大，读数不方便。为此，我们设计了一种数字相位差测量仪，实现了两列信号相位差的自动测量及数显。近年来，随着科学技术的迅速发展，很多测量仪逐渐向“智能仪器”和“自动测试系统”发展，这使得仪器的使用比较简单，功能越来越多。本低频数字相位测量仪主要是测量电压和电流的相位差，由整形放大电路、基本门电路、锁相倍频、计数译码等集成电路构成。测量的分辨率可达到0.1°，可测信号的频率范围为0Hz～250Hz，幅度为0.5Ⅴ，由于74HC4046的性能比较好，使得所制得的仪器精度相对较高，达到了任务书中所规定的要求。

自相位调制

重庆大学研究生报告自相位调制课程名称：非线性光学专业：光学工程班级：光学工程二班学号：20140802004 姓名：刘永风成绩：评语：第2章应用自相位调制的色散补偿技术

2.1 引言 2.2 自相位调制对光信号的影响 2.3 色散补偿系统中SPM的影响 2.4 小结 1.1 引言随着社会的发展，人类社会迈步进入信息时代，光纤无可质疑地成为信息交换中最重要的传输媒介。光纤通信系统中，色散和非线性光学效应的问题一直是光通信研究的一个热点问题。在强光的作用下，任何介质对光的响应都是非线性的，光纤也不例外作为传输波导的光纤，其纤芯的横截面积非常小。高功率密度经过长距离的传输。非线性效应就不可忽视了。. 随着干线光通信系统朝、着长距离、高速率密集型波分复用（WDM）系统方向发展，光纤的非线性效应对系统的影响日益突出。非线性对信号传输的影响不仅引起损耗，也将引起信号脉冲展宽, 限制输入信号功率和传输距离，并将导致频谱展宽和频率惆啾, 在多信道系统中还会引起信道间串音。光纤中低阶非线性效应会产生光信号的自相位调制（SPM）和交叉相位调制

（XPM ）限制输入信号功率和传输距离，并将导致频谱展宽和频率惆啾。当光场较强时光纤折射率将随光场幅度的变化而变化, 从而使相位随光场幅度而变化。因此随着光场在光纤中的传输，光场自身产生的非线性效应而引起的非线性相移，使光纤中传输的光脉冲前、后沿的相位相对漂移，这种现象称为光场的自相位调制（SPM ）本文分析了部分相干脉冲传输时, 当光纤通信系统中非线性效应起主要作用。色散相对比较弱时, 由自相位调制引起的频谱演变。 1.2 相干脉冲传输下自相位调制对脉冲频谱的影响光的自相位调制是一种非线性效应,如同光束的自聚焦一样, 光的自相位调制要求有相当强的光才能观察到。 SPM 对光纤中脉冲传输的影响可以通过求解非线性传输方程(10.2 -30)进行分析。为了突出SPM 对信号传输的影响, 假定脉冲的中心波长位于光纤的零色散波长上, 则在方程(10.2 - 30)中β2=0。同时, 如前面几节的讨论, 作下述变换, 定义出归一化振幅: ),(),(,01T z U e P T z A z t T z αβ-=-= (1- 1) 式中, P0为输入脉冲的峰值功率; α为光纤损耗系数; U(z,T)是按随传输损耗减小的脉冲振幅峰值归一化后得到的信号脉冲形式, 它将只反映脉冲的形状和相位信息。这样, 方程(10.2 - 30)变为： U U L e i z U NL z 2α-=?? (1- 2) 方程(1 -2)的解为： ),(),0(),(T z i NL e T U T z U ?= (1 - 3) 22),0(),0(1),(T U L Z T U L e T z NL eff NL z NL =-=-α?α (1 - 4) 说明SPM 效应并不影响初始脉冲的形状, 但产生了随脉冲幅度而变化的相位调制因子由(4) 可以看出非线性相移价NL ? 正比于2 ),0(T U ，那么它的瞬时变化恒等于脉冲光强的变化, 引起脉冲的惆啾效应,使脉冲的不同的部位具有与中心频率饰不同的偏移量 ??? ????????? ??-???? ??=-m m NL eff T T T T L Z T m T 201 20ex p 2)(δω (1 - 5) δω的时间依赖关系可被看做频率咽啾,这种叨啾是由SPM 引起的,它随传输距离的增大而增大。换句话说, 当脉冲沿光纤传输时, 新的频率分量在不断产生这些由SPM 产生的频率分量展宽了频谱使之超过了Z=0处脉冲的初始宽度脉冲频谱展宽的程度与脉冲的形状有关。最大相移与光纤的有效长度、峰值功率有关。最大相移峰值功率T0线性增大。SPM 所致频谱展宽在整个频率范围内伴随着振荡结构通常, 频谱由许多峰

数字双钳相位伏安表说明书

数字双钳相位伏安表说明书由于输入输出端子、测试柱等均有可能带电压，在插拔测试线、电源插座时，会产生电火花，小心电击，避免触电危险，注意人身安全！安全要求请阅读下列安全注意事项，以免人身伤害，为了避免可能发生的危险，只可在规定的范围内使用。只有合格的技术人员才可执行维修。 —防止火灾或人身伤害使用适当的电源线。只可使用专用并且符合规格的电源线。正确地连接和断开。当测试导线与带电端子连接时，请勿随意连接或断开测试导线。注意所有终端的额定值。为了防止火灾或电击危险，请注意所有额定值和标记。在进行连接之前，请阅读使用说明书，以便进一步了解有关额定值的信息。使用适当的保险丝。只可使用符合规定类型和额定值的保险丝。避免接触裸露电路和带电金属。有电时，请勿触摸裸露的接点和部位。请勿在潮湿环境下操作。请勿在易爆环境中操作。

－安全术语警告：警告字句指出可能造成人身伤亡的状况或做法。目录概述 (5) 1、基本误差 (5) ２、工作误差 (7) ３、安全特性 (8) ４、其它技术特性 (8) 5、使用操作 (9) 6、显示屏角度选择 (11) 7、电池更换 (12) 8、警告 (12)

概述 SMG2000B数字式双钳相位表是专为现场测量电压、电流及相位而设计的一种高精度、低价位、便携手持式、双通道输入测量仪器。用该表可以很方便地在现场测量U-U、I-I及U-I之间的相位，判别感性、容性电路及三相电压的相序，检测变压器的接线组别，测试二次回路和母差保护系统，读出差动保护各组CT之间的相位关系，检查电度表的接线正确与否等。采用钳形电流互感器转换方式输入被测电流，因而测量时无需断开被测线路。测量U1-U2之间相位时，两输入回路完全绝缘隔离，因此完全避免了可能出现的误接线造成的被测线路短路、以致烧毁测量仪表。显示器采用了高反差液晶显示屏，字高达25mm，屏幕角度可自由转换约70°，以获得最佳视觉效果。仪表外壳采用工程绝缘材料，另配橡皮防振保护套及便携式防水布包，安全、可靠。 1、基本误差 1.1 参比工作条件（a）环境温度：（23±5）℃ （b）环境湿度：（45～75）% RH （c）被测信号波形：正弦波、β=0.02 （d）被测信号频率：（50±0.2）Hz （e）被测载流导线在钳口中的位置：任意（f）测量相位时被测信号幅值范围：

数字相位差测量仪的设计

目录 1.设计任务书。 2.设计方案概述。 3.V/f变换测量相位差角的工作原理。 4.电路的组成及参数选择。 4.1整形电路及信号C的形成。 4.2滤波电路的参任务计划书。 4.3V/f变换电路的设计。 4.4 89C52内部资源的利用。 5.应用实例。 6.结论。 7.总结。一、设计任务书（一）任务设计仿真一数字相位计（二）主要技术指标与要求：（1）输入信号频率为0HZ～250HZ可调（2）输入信号的幅度为0.5V （3）采用数码管显示结果，相位精确到0.1° （4）采用外部5V直流电源供电（三）对课程设计的成果的要求（包括图表）设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书。要求图纸布局合理，符合工程要求，所有的器件的选择要有计算依据。二、设计方案概述根椐设计任务书的要求，我们参考了一些相关资料书，经过小组的讨论分析，提出了一种用v/f变换测量交流电的相位差的新方法：首先产生出其幅度正比与相位差大小的直流电，再有v/f变换器转换成反映相位差大小的频率信号，在单片机的配合下，最终得到相位差。这种方法具有分辨率高，适应与大范围的各种输入频率等优点。正弦交流电电信号相位差的测量可以用多种方法实现。比较直接的数字式测量方法是在已知信号周期的前提下用定时的方法测得相位差角对应的时间，然后根据已知的周期将其换算成相位差角度。但

是，这种方法的测量精度依赖于定时器的精度和分辨率。在信号频率较高或频率虽不高但相位差较小时，都可以出现较大的误差。另外，由于直接测量得到的是时间，相位差角要由这一中间结果与信号的周期运算后才能得到，所以周期的测量不可缺少，其测量的精度也将影响相位差的精度。在此用一种新的思路进行相位差的测量，用v/f变换器把相位差转换成一个其频率与之成正比的脉冲列，通过计算在一定时间内的脉冲个数测量相位差角。这种测量方法与信号的周期无关，可以得到较高的精度。题达到了0.1的测量精度，与此同时工业运行控制中现场操作，修改和设置等问题也得到了很好的解决，以上这些都在工业运行中得到了厂方的认可。存在的问题主要是本仪器通用性很不强，很难在更大的范围应用和推广，只能运用与某些特定的企业。今后的工作主要硬件和软件的改进上，列入增加一些通用行很强的功能模块。 3.V/f变换测量相位差角的工作原理首先将输入的两个同频率但存在着相位差的信号进行整形，使之变成方波。如图1示A和B 再对A,B进行异或处理, 异或输出信号C 的脉冲宽度则反映相位差角.C 的脉宽T1对应的电角度是相位差角,C 的周期T2 是信号周期T 的1/2.如果信号角频率为w 则T1= /w. C为幅值为U 的方波其平均值Ud=UT1/T2=U 由此可见,C 的平均值( 亦即直流分量)仅与相位差角和脉冲幅度有关与信号周期无关

低频数字式相位测量仪

低频数字式相位测量仪（C 题）一、任务设计并制作一个低频相位测量系统，包括相位测量仪、数字式移相信号发生器和移相网络三部分，示意图如下：二、要求 1、基本要求（1）设计并制作一个相位测量仪（参见图1） a ．频率范围：20Hz ～20kHz 。 b ．相位测量仪的输入阻抗≥100k 。 c ．允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1V ～5V 范围内变化。 d ．相位测量绝对误差≤2°。 e ．具有频率测量及数字显示功能。 f ．相位差数字显示：相位读数为0o ~359.9o ，分辨力为0.1°。（2）参考图2制作一个移相网络 a ．输入信号频率：100Hz 、1kHz 、10kHz 。 b ．连续相移范围：－45°～＋45°。 c ．A ＇、B ＇输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V ～5V 范围内变化。 2．发挥部分（1）设计并制作一个数字式移相信号发生器（图3），用以产生相位测量仪所需的输入图3 数字式移相信号发生器图1 相位测量仪

正弦信号，要求： a．频率范围：20Hz～20kHz，频率步进为20Hz，输出频率可预置。 b．A、B输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V～5V范围内变化。 c．相位差范围为0～359°，相位差步进为1°，相位差值可预置。 d．数字显示预置的频率、相位差值。（2）在保持相位测量仪测量误差和频率范围不变的条件下，扩展相位测量仪输入正弦电压峰-峰值至0.3V～5V范围。（3）用数字移相信号发生器校验相位测量仪，自选几个频点、相位差值和不同幅度进行校验。（4）其它。三、评分标准四、说明 1、移相网络的器件和元件参数自行选择，也可以自行设计不同于图2的移相网络。 2、基本要求（2）项中，当输入信号频率不同时，允许切换移相网络中的元件。 3、相位测量仪和数字移相信号发生器互相独立，不允许共用控制与显示电路。

双钳数字式相位伏安表

FS2000M双钳数字式相位伏安表一、产品简介; FS2000M数字双钳相位伏安表可以很方便地在现场测量U-U、I-I及U-I之间的相位，判别感性、容性电路及三相电压的相序，检测变压器的接线组别，测试二次回路和母差保护系统，读出差动保护各组CT之间的相位关系，检查电度表的接线正确与否等。二、产品特点： 1、结构精巧，使用方便手持式结构；在10mA-10A电流范围内，3V-500V电压范围内测量相位时不用断开电路和更换量限；本款数字双钳相位伏安表显示器采用了高反差液晶显示屏，字高达25mm，屏幕角度可自由转换约70°，以获得良好视觉效果；开关功能及布局合理，转动开关即可读出被测电压、电流及其相位。 2、分辨率高 YTC2220数字双钳相位伏安表采用新型专利电流钳，电流分辩率达0.1mA；电压分辩率0.1V。 3、低功耗该数字双钳相位伏安表微功耗设计，且具有电池电压检测功能。三、技术参数 ☆工作电源：1500mAh/7.4V锂电池 ☆工作功耗：<3VA ☆电压量程：AC30～AC450V ☆电流（钳表）量程： 5A、50A、500A、1500A可选，各量程的工作范围如下：

☆频率范围：45Hz～65Hz，准确度：±0.01Hz ☆相位测量：－180°～＋180°，准确度：±0.1° ☆测量精度：电压、电流0.2级，有功功率0.5级，无功功率1级 ☆输入阻抗：电压回路≥600kΩ，电流回路≤0.01Ω ☆工作温度：－20℃～＋50℃温度影响﹤±20ppm/℃ ☆内置时间误差：24小时变差≤0.02% ☆内置U盘容量：31.5MB ☆外型尺寸：185×95×40(mm) ☆重量：0.5kg 产品别称：双钳相位伏安表、相位表、双钳相位表、钳形相位表、钳形相位伏安表、数字双钳相位表、数字式双钳相位伏安表、手持式数字双钳相位伏安表、双钳式数字相位表。

低频数字式相位测量仪(余蜜)

电子测量原理低频数字式相位测量仪班级:电子信息工程姓名：何静峰学号:20１140751５8 日期:2０１４年4月15日

系统方案１相位测量仪方案方案一：单周波计数法。将有相位差的两路方波信号进行”异或”后作为闸门，在高电平时，利用外部高频信号进行计数，在下降沿将数据读出,低电平时对计数器清零。设晶振频率为f c ，测得信号的频率为f r ，计数值为N ，则相位差ｐh ａs ｅ为 o c r N f f phase 180??= 方案二：定时间计数。将高频时钟信号和两路信号异或得到的信号进行“与”，在设定时间s 内利用其上跳变沿计数，设高频时钟频率为f ｃ,计数值为N,则 o c sf N phase 180?= 方案三：多周期同步计数法。设被测信号的频率为f,则将一被测信号进行ｆ1倍（f 取整）分频，则在f 1周期内(保证测量时间在1ｓ左右)，被测信号异或与参考高频信号相与的信号sin ｇal1的计数为Ｎ1,同时期参考高频信号的计数为Ｎ,则 o N N phase 1801?= 以上三种方案都可以采用一个D 触发器将相位测量的相位扩展到o 0-o 360。方案一需高速时钟,按题目要求,在20kHz 信号时的相位差分辨率为0．1ｏ，则要求时钟最少为７2ＭＨz ，实现困难。而方案二测量时间段一定，存在遗漏0~1个周波的情况，从而引入较大的误差。方案三的读数与异或得到的信号同步,不存在遗漏问题，误差很小,故采用此方案。 2 移相信号发生器

⑴频率合成器方案方案一：采用函数发生器8０3８。可以同时产生正弦波、三角波、方波，频率可由调制电压控制，但此方案难以实现相移,而且输出频率不稳定。方案二:采用直接数字频率合成(DDＦS)方案。用存储器存储所须的波形量化数据，采用不同时钟频率的地址计数器，根据计数值读出存储器中的量化数据，再经Ｄ/A转换后滤波整形输出。此方案可以很好地控制两路波形的相位差以及频率。经上述比较，我们采用方案二。 ⑵幅度控制方案一:利用可调电位器手动调节电压幅值。方案二：通过控制D/A的参考电压控制输出波形的幅度。参考电压可通过对另一Ｄ／A置数从而输出不同电压，进而控制输出波形的幅度。方案二可以预置幅值，并且比较精确,方便操作,故选方案二。经上面方案论证，我们采用如下的系统方案：设计技术指标 (1)相位测量仪 a．频率范围：2０Hz～2０ｋHz。

[整理]三相数字相位伏安表.

- 2 - ES-1900三相相位伏安表一、概述 ES-1900三相相位伏安表是我公司精心研制的一款专为现场测试的多功能、数字式、智能化仪表，具有高精度、高稳定、低功耗、使用方便等特点。可以在被测回路不开路的情况下，同时测量三相交流电压、电流、电压间相位、电流间相位、电压电流间相位、频率、相序、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电流矢量和，判别变压器接线组别、感性、容性电路，测试二次回路和母差保护系统，读出差动保护各组CT 之间的相位关系，检查电度表的接线正确与否，检修线路设备等，为用电检查人员提供一种安全、准确、便捷的新型电力仪表。 ES-1900便携式三相相位伏安表配有防振、防滑、高绝缘护套，采用240×160 LCD 显示器，动态显示，向量图指示，一目了然，尽显精美豪华外观。其电流钳有两种规格，尖小形钳口适用于排线密集的地方，圆形大钳口适用于粗导线检测，能满足不同场所需求。三相数字相位伏安表又名智能型三相数字相位伏安表、ES-1900三相相位伏安表、三钳数字相位伏安表等，适用于电力、石化、冶金、铁路、工矿企业、

科研院校、计量部门等。尤其适用于电能计费系统及继电保护系统。二、型号说明三、技术规格 1、基准条件和工作条件

2、一般规格

3、基准条件下基本误差及性能指标注1：工作条件下相位误差±3°(电流幅值10mA以下相位误差±5°)。四、仪表结构

1、三相电流输入接口 2、绝缘防振护套 3、LCD显示器 4、功能按键区 5、三相电压输入接口 6、电流钳插头 7、尖小形电流钳(选型) 8、圆口电流钳(选型) 9、电压输入测试线五、操作方法 1、开关机按LCD显示。按15分钟后会自动关机。 2、背光灯控制 3、数据保持、取消、存储在测试模式下按“HD”符号指示，再按键取消保持。保持数据的同时，仪表自动编号并存储当前保持的数据，显示“S：01”等组别号，仪表最多能存储99组数据，若存储已满，显示“FULL” 符号。

全数字锁相环设计1

全数字锁相环设计1 全数字锁相环设计锁相的概念是在19世纪30年代提出的，而且很快在电子学和通信领域中获得广泛应用。尽管基本锁相环的从开始出现几乎保持原样，但是使用不同的技术制作及满足不同的应用要求，锁相环的实现对于特定的设计还是蛮大的挑战。锁相环在通信、雷达、测量和自动化控制等领域应用极为广泛，已经成为各种电子设备中必不可少的基本部件。随着电子技术向数字化方向发展，需要采用数字方式实现信号的锁相处理。锁相环技术在众多领域得到了广泛的应用。如信号处理，调制解调，时钟同步，倍频，频率综合等都应用到了锁相环技术。传统的锁相环由模拟电路实现，而全数字锁相环(DPLL)与传统的模拟电路实现的锁相环相比，具有精度高且不受温度和电压影响，环路带宽和中心频率编程可调，易于构建高阶锁相环等优点，并且应用在数字系统中时，不需A/D及 D/A转换。随着通讯技术、集成电路技术的飞速发展和系统芯片(SoC)的深入研究，全数字锁相环必然会在其中得到更为广泛的应用。因此，对全数字锁相环的研究和应用得到了越来越多的关注。传统的数字锁相环系统是希望通过采用具有低通特性的环路滤波器，获得稳定的振荡控制数据。对于高阶全数字锁相环，其数字滤波器常常采用基于 DSP的运算电路。这种结构的锁相环，当环路带宽很窄时，环路滤波器的实现将需要很大的电路量，这给专用集成电路的应用和片上系统SOC(system on chip)的设计带来一定困难。另一种类型的全数字锁相环是采用脉冲序列低通滤波计数电路作为环路滤波器，如随机徘徊序列滤波器、先N后M序列滤波器等。这些电路通过对鉴相模块产生的相位误差脉冲进行计数运算，获得可控振荡器模块的振荡控制参数。由于脉冲序列低通滤波计数方法是一个比较复杂的非线性处理过程，难以进行线性近似，因此，无法采用系统传递函数的分析方法确定锁相环的设计参数。不能实现对高阶数字锁相环性能指标的解藕控制和分析，无法满足较高的应用需求。

数字式相位差测量仪

专业方向课程设计报告课题名称：数字式相位差测试仪姓名：学号：班级：专业：归口系部：起迄日期: 指导教师: 提交报告日期: 2015年12月18日

数字式相位差测试仪目录一、设计任务和目的 _________________________________ - 1 - （一）设计任务 ___________________________________ - 1 - （二）设计目的 ___________________________________ - 1 - 二、设计要求 ________________________________________ - 1 - 三、工作原理 _______________________________________ - 1 - 四、设计框图 _______________________________________ - 2 - 五、主要参考器件（软件仿真，用Proteus） ____________ - 2 - 六、各模块电路分析 _________________________________ - 3 - （一）移相电路部分_______________________________ - 3 - （二）放大整形电路部分___________________________ - 3 - （三）锁相倍频电路部分___________________________ - 4 - （四）计数器及数字显示部分_______________________ - 5 - （五）相位超前于滞后显示部分_____________________ - 6 - 六、仿真___________________________________________ - 7 - 七、心得体会 _______________________________________ - 8 - 八、参考文献 _______________________________________ - 8 - 附：数字式相位差总电路图_____________________________ - 9 -

激光相位测距仪设计

课程设计报告（2014—2015年度第一学期）题目：激光相位测距仪设计院系：物理与电子信息工程学院姓名：学号：专业：光信息科学与技术指导老师： 2015年01月03日

目录 1.设计目的与任务 (3) 2.相位式激光测距仪的实现原理 (4) 3.激光测距仪的原理方案 (6) 3.1 直接测尺频率 (6) 3.2 间接测尺频率 (6) 4.测距精度的分析 (9) 4.1 误差分析 (9) 4.2精度分析 (10) 5.总结 (12) 6.参考文献 (12)

主要内容：根据相位式激光测距仪的实现原理，设计激光测距仪的原理方案，用matlab仿真分析相位式激光测距仪的差频检相技术原理，并对测距仪的精度进行讨论。 Main contents: According to the principle of phase laser rangefinder and the design principle of the laser range finder, matlab simulation analysis phase laser range finder principle of phase difference frequency detection technique, and discuss the precision of the ranger. 2015年01月03日二、成绩年月日 1.设计目的与任务

课程设计是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次专业训练。通过课程设计使学生获得以下几方面能力，为毕业设计打下基础。 1、进一步巩固和加深学生所学的专业理论知识，培养学生设计、计算、绘图、计算机应用、文献查阅、报告撰写等基本技能； 2、培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力； 3、培养学生的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治学态度和严谨求实的工作作风。光电子技术基础课程设计是在学生已经完成光电子技术基础课程教学之后所进行的综合性设计过程。其意义在于进一步巩固、加强课程的教学效果，并将这些知识真正应用于实际的设计过程中。根据设计内容要求，完成方案论证，完成一类光电仪探测器特性实验测试开发；或利用光电探测器设计测试装置针对一物理量进行测量；或利用光电系统进行信息的传输;或能根据工程条件设计一光电技术的具体应用。写出完整的设计报告，设计报告(论文)字数要求不少于3000字，文字通顺，书写工整。 2.相位式激光测距仪的实现原理相位测量一般采用差频测相技术。差频测相的原理如图2.1所示 2.1差频测相原理图示主振e d光调制

低频数字式相位测试仪—开题报告

低频数字式相位测试仪的研究一、设计背景和意义：相位测量技术的应用已深入到许多领域，广泛应用于国防、科研、学校和厂矿，传统相位测量使用的是指针式仪表，但随着电子技术的发展，数字显示相位仪不断涌现。利用了51单片机的高速硬件捕获功能来实现频率和相位的测量;并利用A/D转换器对数据进行进一步的处理，在高低频段分别采用多次测量、滤波算法、矢量分解、便宜修正等算法消除干扰提高精度，采用大屏幕液晶显示测量详细信息;利用AVRmega8515配合16.384MHZ的高速晶振，采用软件DDFS实现双路数字式移相信号发生器，使用优化算法是当今科技发展对低频数字式相位测量仪的新要求。二、设计的主要内容以及具体要求： 2.1设计的主要内容低频数字是相位测量仪实际需要设计和制作的三个独立的部分：（1）数字相位测量仪；（2）数字式移相信号发生器；（3）移相网络。本系统由两块独立的CPU组成。本系统以51单片机以及可编程逻辑器件为核心，由模拟移相网络、数字式相位测量仪（含测频功能）、数字式移相位测量仪的核心为数字鉴相器及高速计数器，频率计采用高精度恒定误差测频法。信号发生器使用直接数字频率合成（DDFS）技术，并使用汉字液晶显示模块，操作界面友好。系统的测量精度及其它指标均达到了设计要求。 2.2设计的具体要求（1）设计并制作一个相位测量仪 a．频率范围：20Hz～20KHz。 b．允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1V～5V范围内变化。 c. 相位测量仪的输入阻抗≥100K。 d. 相位测量绝对误差≤。 e. 具有频率测量及显示功能。 f. 相位差数数字显示：相位读数为～，分辨力为。（2）移相网络 a．输入信号频率：100Hz，1K，10Kz。 b．连续相移范围：～ c. A`,B`输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V～5V范围内变化。十进制数字显示，显示刷新时间1～10秒连续可调，对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。三、设计的实现方案：方案论证数字移相技术的核心是：先将模拟信号或移相角数字化，经移相后再还原成模拟信号。移相方案主要有以下几种。方案一：利用D/A转换实现相移

传输与接入(有线)知识点备考汇总

一、光纤通信系统概述考点一：光纤的结构与分类【考法分析】本考点主要要求考生了解光纤的结构和分类，以填空题为主。【要点分析】 l 光纤的中心的纤芯，纤芯外面是包层，纤芯的折射率高于包层的折射率，从而形成光波导效应，实现光信号的传输。 l 按光纤纤芯折射率来分：阶跃型光纤和渐变型光纤按光纤传输模式来分：单模光纤和多模光纤，其中：单模光纤适合长距离，大容量的光纤通信系统 l 视频配套练习题【2016】光纤的中心是（1），其外层是（2），中心折射率（3）于外层折射率，从而形成光波导效应，实现光信号的传输。按照光纤的折射分布来分，可分为（4）光纤和（5）光纤。光纤模式是满足边界条件的电磁场波动方程的解，按照传输模式数目来分，光纤可以分为（6）光纤和（7）光纤。试题答案（1）纤芯（2）包层（3）高（4）阶跃光纤（5）渐变型光纤（6）单模光纤（7）多模光纤【备考点拨】熟记光纤的结构和分类。考点二：光纤的传输特性【考法分析】掌握光纤的传输特性，填空、判断为主。每年必考！【要点分析】 l 光纤的传输特性包括：光纤的损耗和色散特性；光信号在光纤中传输时幅度会因损耗而减小；波形则因色散产生越来越大的失真，使得脉冲展宽。 l 光纤色散是指不同频率、不同模式的电磁波以不同群速度在介质中传播的物理现象。色散导致光脉冲在传播过程中展宽，前后脉冲相互重叠，引起数字信号的码间干扰，也会限制光纤的最高信息传输速率。 l 在光纤传输理论中色散分为模式色散和频率色散，频率色散分为材料色散和波导色散。l 在多模光纤中，模式色散占主导地位；单模光纤中不存在模式色散，会受到频率色散的影响；严格的来讲，对于高速大容量的光纤通信系统中还会受到偏振膜色散的影响。

数字相位测量仪

电子设计竞赛报告电子设计竞赛报告题目: 数字相位测量仪设计报告院系名称：电气工程学院专业班级：电气F1104班学生姓名：陈x超学号：指导教师：教师职称：副教授评语及成绩：指导教师：日期：

摘要本设计提出了一种基于c8051f020单片机开发的低频数字相位测量仪的方案。主要包括相位测量模块、单片机最小系统、显示模块的设计。可以对低频率范围的信号进行相位等参数的精确测量，测相绝对误差不大于1°。相位测量模块采用对输入的两路信号（同频率、不同相位）通过比较器整形、鉴相器异或之后得到的相位差，输入到单片机的中断口进行数据采集处理；采用数码管显示被测信号的相位差。硬件结构简单，软件采用汇编语言实现，程序简单可读写性强、效率高。与传统的电路系统相比，其有处理速度快、稳定性高、性价比高的优点。关键词相位差单片机比较器整形数码管

1.方案设计 1.1设计方案论证从功能角度来看，相位测量仪要完成信号相位差的测量。相位测量仪有两路输入信号，也是被测信号，他们是两个同频率的正弦信号，频率范围为20Hz~20KHz （正好是音频范围），幅度为U PP =1~5V ，但两者幅度不一定相等。相位和相位差的概念[4]：令正弦信号为： ()()0sin ?ω+=t A t A m （2.1） 2.1式中Am 称为幅值（最大值），且A A m 2=，A 称为有效值；()0 ?ωθ+=t t 称为相位，0?称为初相位，ω称为角频率。Am 、ω、0?称为正弦量的三要素。只有两个同频率的（正弦）信号才有相位差的概念。不妨令两个同频率的正弦信号为： ()()()() 02220111sin sin ?ω?ω+=+=t A t A t A t A m m （2.2）则相位差： ()()02010201???ω?ωθ-=+-+=t t （2.3）由2.3式中可看出，相位差在数值上等于初相位之差，θ是一个角度不妨令θωθT =，其中θT 是相位差θ对应的时间差，且令T 为信号周期，则有比例关系： θθ:360:T T = （2.4）可以推导得到： ()360/?=T T θθ （2.5）式子2.5中可以说明，相位差θ与θT 一一对应，可以通过测量时间差θT 及信号周期T ，计算得到相位差θ，这就是相位差的基本测量原理。由于相位差的基本测量原理可知，相位差的测量本质上是时间差θT 及信号周期T 的测量，也就是时间的测量，而时间的测量不可避免地要用到电子计数器。时间的测量有多种方法，而设计题目关于相位测量仪的技术指标要求会影响到我们对方案的选择，MCU 应用系统一般能较好的实现各种不同的测量及控制功能，往往还能满足一些设计要求比较高的技术指标，因此，我们在进行电子系统设计时，可用MCU 实现系统功能，完成系统指标。