专利名称：抗噪声低频精密相位差计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种抗噪声低频精密相位差计。
背景技术：
在传感器精密相位标定和传感器精密相位配对工作中，两路信号的混杂噪声和振幅差别影响测量精度。现有低频相位差测量仪对两路正弦低频信号进行相位比较测量时，先用电压比较器对两路输入信号进行整形，变成两个方波，再用边沿比较法或异或门得到代表相位差的脉冲信号，然后用这个代表相位差的脉冲信号控制计数器闸门得到数字信号，或者时间平均后得到模拟信号。当传感器输出的信号噪声比相当大时，精密相位测量比较容易实现；但当传感器输出的信号噪声比相当小时，现有低频相位差测量仪器产生较大的测量误差。
实用新型内容本实用新型的发明目的是弥补现有低频正弦信号相位差测量仪器的缺陷，提供一种能够有效减小输入信号中的噪声所产生的测量误差的抗噪声低频精密相位差计。
本实用新型抗噪声低频精密相位差计，由输入信号整形电路、参考信号发生电路、两个异或门相位比较电路、模拟减法暨时间平均电路和数字显示表构成。由输入信号整形电路把两路输入信号整形输出方波，送到参考信号发生器合成参考信号，两个整形方波和参考信号送到异或门相位比较器输出两个相位差信号，再送到另一异或门相位比较器输出相位差绝对值信号，两个整形方波和相位差绝对值信号送到与门符号比较器，分正负两路输出，然后送到模拟减法时间平均器输出带符号的相位差信号，最后送到通用四位半数码显示器。输入信号整形后先使用参考信号发生器从两路输入信号中合成一个参考信号，两路输入信号分别与参考信号比较相位，得到两个相位差信号，两个相位差信号异或门相位比较得到输入信号相位差的绝对值，与门符号比较器连接模拟减法器得到带符号的相位差信号，时间平均消除噪声和直流电压失调的影响。
本实用新型抗噪声低频精密相位差计，设计两路输入信号分别与参考信号比较相位，参考信号比两路输入信号相位平均值滞后很多，得到两个相位差信号，再用模拟减法器得到两个相位差信号的差值，也就是原始信号的相位差，有效减小了两路输入信号中的噪声在相位比较器中互相调制后产生测量误差。
图1、为本实用新型抗噪声低频精密相位差计结构框图；图2、为抗噪声低频精密相位计内部主要电压波形；图3、为抗噪声低频精密相位计的电路原理图。
具体实施方式
实施例如附图1所示，本实用新型抗噪声低频精密相位差计，由输入信号整形电路、参考信号发生电路、两个异或门相位比较电路、模拟减法暨时间平均电路和数字显示表构成。由输入信号整形电路把两路输入信号整形输出方波，送到参考信号发生器合成参考信号，两个整形方波和参考信号送到第一个异或门相位比较器输出两个相位差信号，再送到另一异或门相位比较器输出相位差绝对值信号，两个整形方波和相位差绝对值信号送到与门符号比较器，分正负两路输出，然后送到模拟减法时间平均器输出带符号的相位差信号，最后送到通用四位半数码显示器。
两路输入信号U1a和U2a经过输入信号整形电路输出的方波U1d和U2d，波形如附图2所示(输入信号U1a相位比U2a超前36°)，图中单向箭头D1和D2表示直流失调电压产生的脉冲边沿的移动，前沿和后沿的移动方向相反；图中双向箭头N1a、N1b、N2a、N2b等表示脉冲边沿的随机移动(信号噪声比相当小时，前沿或后沿附近会有随机附加脉冲)。U1d和U2d送到参考信号发生器(含加法、积分移相、限幅放大、电压比较)，输出的参考信号U3d，相位比U1d和U2d的相位平均值滞后90°左右，波形如附图2所示。
U1d和U3d送到第一个异或门相位比较输出相位差信号U13p，U2d和U3d送到第一个异或门相位比较输出相位差信号U23p，波形如附图2所示。两路相位差信号U13p和U23p送到第二个异或门相位比较输出相位差信号U12p，波形如附图2所示，在信号的一个周期里产生两个相位差脉冲，图中单向箭头D1和D2表示直流失调电压引起一个相位差脉冲变宽的同时另一个相位差脉冲变窄，不影响测量精度，图中双向箭头N1a、N1b、N2a、N2b等脉冲边沿的随机移动，它们的影响在后级电路时间平均里消除。
第二个异或门相位比较输出的相位差信号U12p只是两路输入信号U1a和U2a相位差的绝对值，送到与门符号比较器分别与U1d和U2d相与，与门符号比较器有两路输出，当U1d超前U2d时U12p从与门符号比较器的一路输出，当U1d滞后U2d时U12p从与门符号比较器的另一路输出；与门符号比较器的两路输出连接模拟减法器，时间平均后得到带符号的相位差信号<U12p>，送往通用四位半数码显示器。
U1d和U3d送到异或门相位比较1输出相位差信号U13p，U2d和U3d送到第一个异或门相位比较U23p，波形如附图2所示。两路相位差信号U13p和U23p送到异或门相位比较2输出相位差信号U12p，波形如附图2所示，在信号的一个周期里产生两个相位差脉冲，图中单向箭头D1和D2表示直流失调电压引起一个相位差脉冲变宽的同时另一个相位差脉冲变窄，不影响测量精度，图中双向箭头N1a、N1b、N2a、N2b等脉冲边沿的随机移动，它们的影响在后级电路时间平均里消除。
第二个异或门相位比较输出的相位差信号U12p只是两路输入信号U1a和U2a相位差的，送到与门符号比较器分别与U1d和U2d相与，与门符号比较器有两路输出，当U1d超前U2d时U12p从与门符号比较器的一路输出，当U1d滞后U2d时U12p从与门符号比较器的另一路输出；与门符号比较器的两路输出连接模拟减法器，时间平均后得到带符号的相位差信号<U12p>，送往通用四位半数码显示器。
权利要求1.一种抗噪声低频精密相位差计，由输入信号整形电路、参考信号发生电路、两个异或门相位比较电路、模拟减法暨时间平均电路和数字显示表构成，其特征在于由输入信号整形电路把两路输入信号整形输出方波，送到参考信号发生器合成参考信号，两个整形方波和参考信号送到第一个异或门相位比较器输出两个相位差信号，再送到第二个异或门相位比较器输出相位差绝对值信号，两个整形方波和相位差绝对值信号送到与门符号比较器，分正负两路输出，然后送到模拟减法时间平均器输出带符号的相位差信号，最后送到通用四位半数码显示器。
2.根据权利要求1所述的抗噪声低频精密相位差计，其特征是参考信号相位比输入信号的相位平均值滞后90°。
3.根据权利要求1所述的抗噪声低频精密相位差计，其特征是使用开关控制一路门电平，使一路信号倒相，扩大测量范围。
专利摘要本实用新型公开了一种抗噪声低频精密相位差计，由输入信号整形电路、参考信号发生电路、两个异或门相位比较电路、模拟减法暨时间平均电路和数字显示表构成。由输入信号整形电路把两路输入信号整形输出方波，送到参考信号发生器合成参考信号，两个整形方波和参考信号送到第一个异或门相位比较器输出两个相位差信号，再送到第二个异或门相位比较器输出相位差绝对值信号，两个整形方波和相位差绝对值信号送到与门符号比较器，分正负两路输出，然后送到模拟减法时间平均器输出带符号的相位差信号，最后送到通用四位半数码显示器。可以有效减小两路输入信号中的噪声在相位比较器中互相调制后产生测量误差。
文档编号G01R25/00GK2773697SQ200420054779
公开日2006年4月19日 申请日期2004年12月29日 优先权日2004年12月29日
发明者陈继康 申请人:南京师范大学