Измеритель разности фаз (фазометр)

Felt · 30.10.2006, 15:32

Подскажите пожалуйста, как детектировать разность фаз двух сигналов одинаковой формы, изменяющихся по какому-либо периодическому закону посредством подачи этих сигналов на входы АЦП и дальнейшей их обработки микроконтроллером.
Если можно, то подскажите хотя бы как написать программу обработки этих сигналов в микроконтроллере, по каким формулам делать расчеты и как детектировать эту самую разность фаз сигналов (периодические сигналы могут быть любой формы). Если известны все параметры входного сигнала (частота, амплитуда, форма и.т.д).

avr123-nm-ru · 30.10.2006, 17:03

если форма сигналов одинаковое то ИМХО их можно подать на компараторы и получить прмоугольные сигналы и замерять разность между фронтами или спадами без АЦП а таймерами.

если очень короткие промежутки то с помощью цифровой линии задержки и детектора фаз от какого нибудь PLL синтезатора.

EVGENIY1962 · 31.10.2006, 08:35

Термин разность фаз справедлив только для сигналов с абсолютно одинаковым периодом.
Измеряют его так:один из сигналов обЪявляется опорным
(относительно его будет измеряться сдвиг)
Затем вы должны измерить период вашего сигнала.
Затем измерить сдвиг(в секундах.мкСек....)
Дальше зная период и задержку простой пропорцией определяете фазовый сдвиг в градусах.
Очень серьезной проблемой является преобразование входных сигналов в прямоугольные импульсы (если используются компараторы) или програмное определение
этих уровней.Для синусоидального сигнала используется
момент перехода через ноль.Однако если сигналы будут иметь существенную разницу по амплитуде то вы получите значителбную погрешность измерения.
Вообще различие по амплитуде это основной источник погрешности.

Felt · 31.10.2006, 12:24

Спасибо. Вроде теперь направление мысли понятно. А разность амплитуд всегда можно подогнать усилителем. В общем система как раз и используется для высокоточного определения задержки в линии, поэтому использование цифровых линий задержки в общем не желательно, хотя так конечно было бы проще, а вот частота прохождения сигналов вследствии высоких требований к разрешающей способности действительно велика, поэтому буду думать дальше...

EVGENIY1962 · 31.10.2006, 12:40

Если вы в состоянии обеспечить крутые фронты задержанного и основного сигналов то лучше мерять не фазовый сдвиг а саму задержку.Насколько я знаю существуют методы позваляющие с высокой точностью измерять малые задержки,но только аппаратными средствами.

Luzkov · 01.11.2006, 22:53

При определении сдвига при проходе через ноль очень важно чтоб сигнал предстовлял из себя не спектр частот а имел ОДНУ частотную составляющую. Иначе не получится.
Хотелось бы уточнить у вас такой сигнал, и меняится его форма и частота со временем?
Если нет то тут без компоратора не обойтись. Его можно реализовать программно. На вход 2х АЦП подается 2 сигнала. От каждого осчета времени одного отнимается другой. Процентное соотношение результата и осчета АЦП сигнала относительно каторого мерим и даст информацию о фазе.
Согласовывать амплитуды на входе не обязательно. Достаточно внести поправочний коэфицеент (зависит от затухания) в разность.

Luzkov · 01.11.2006, 22:57

(А1-А2*С)/А1
А1 первый сигнал. А2 второй. С корекция затухания.
Если = 1 то фаза 180 если=0 фаза=0
Полученые значения усредняются за периуд (тоже програмно складывай все и дели на количество (желательо чтоб делилось лгче брать степень двойки) отсчетов), чтоб шумы не влияли на точность.

EVGENIY1962 · 02.11.2006, 07:20

Сообщение от Luzkov

При определении сдвига при проходе через ноль очень важно чтоб сигнал предстовлял из себя не спектр частот а имел ОДНУ частотную составляющую. Иначе не получится.
.

Весьма оригинальные требования.А если у вас сигнал в виде симметричного относительно 0 меандра.Вы что из него будете первую гармонику выделять.А если необнодимо измерять сдвиг у сигналов произвольной формы.По поводу умножения амплитуд вы не совсем правы
АЦП имеет конечную разрешающую способность и уравнять
точно может не получиться,а это дополнительная погрешность.Если сдвиг малый то програмная реализация вообще не возможна.

Luzkov · 02.11.2006, 14:36

Вы правы, я не правильно изложил свою мысь. Я имел в виду то что спектр сигнала не должен изменятся во времени. Т.е. к примеру меандр у которого периуд не является постоянным.
По поводу точности и ошибк это дело проэктировщика. Какую скорость и разрядность АЦП и какую точнось он желает история умалчивает.

EVGENIY1962 · 02.11.2006, 14:48

По поводу постоянства спектра с Вами сложно не согласиться.