專利名稱：采樣脈沖和測(cè)試信號(hào)同時(shí)基的電子測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子測(cè)量裝置，特別是一種采樣脈沖和測(cè)試信號(hào)同時(shí)基的電子測(cè)量裝置。
對(duì)一個(gè)電氣系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，往往給被測(cè)系統(tǒng)輸入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試信號(hào)，然后觀察分析被測(cè)系統(tǒng)對(duì)測(cè)試信號(hào)的響應(yīng)。為了便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，對(duì)于系統(tǒng)響應(yīng)的研究往往采取采樣分析的方法。
在自動(dòng)化測(cè)試過程中要求測(cè)試信號(hào)源頻率幅度穩(wěn)定、并可迅速變換調(diào)整、失真度小、幅頻特性優(yōu)良;同時(shí)為實(shí)現(xiàn)快速精確的測(cè)量，盡可能減少采樣數(shù)據(jù)的予處理過程要求采樣脈沖頻率和測(cè)試信號(hào)頻率具有整數(shù)倍的關(guān)系，而現(xiàn)有技術(shù)要滿足這兩點(diǎn)是非常困難的，因而產(chǎn)生下述問題由于測(cè)試信號(hào)的頻率穩(wěn)定度、幅頻特性、失真度、專換特性達(dá)不到要求，測(cè)試時(shí)需要采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，使測(cè)試速度與測(cè)試精度都不能令人滿意。
由于測(cè)試信號(hào)和采取脈沖周期不是由同一時(shí)基產(chǎn)生，因而測(cè)試過程中難免產(chǎn)生截?cái)嗾`差，必須耗費(fèi)時(shí)間進(jìn)行插值校正，對(duì)于隨機(jī)干擾的抑制能力很差，容易造成較大的測(cè)試誤差和較低的穩(wěn)定度。
因此本發(fā)明的目的在于提供一種新的測(cè)試技術(shù)，其測(cè)試信號(hào)頻率和采樣脈沖頻率完全由同一基準(zhǔn)時(shí)鐘產(chǎn)生，其頻率精度和穩(wěn)定度完全一致，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的整周期采樣。測(cè)試信號(hào)失真度小，頻率穩(wěn)定、幅頻特性優(yōu)良、幅度和頻率能夠迅速選擇和調(diào)整。


圖1是本發(fā)明的原理圖。其中(101)為時(shí)鐘發(fā)生器，由高穩(wěn)定的品體振蕩器構(gòu)成;
(102)為程控分頻電路;
(103)為波形生成電路;
(104)為被測(cè)系統(tǒng);
(105)為采樣保持電路;
(106)為模數(shù)轉(zhuǎn)換及鎖存電路;
(107)為計(jì)算機(jī);
(108)為計(jì)算機(jī)總線。
時(shí)鐘發(fā)生器(101)產(chǎn)生的高穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)饋至程控分頻電路(102)。程控分頻器通過總線(108)和計(jì)算機(jī)(107)相連，在程序的控制下按指定的系數(shù)分頻。分頻得到的信號(hào)作為波形生成電路(103)的時(shí)鐘信號(hào)，另一部分進(jìn)行固定分頻送往計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)軟件分頻后去控制采樣保持電路(105)波形生成電路(103)是數(shù)字存貯式波形發(fā)生電路，在時(shí)鐘和程序的不斷工作下，使預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的波形一周期中各時(shí)刻的數(shù)據(jù)依次輸出，經(jīng)平滑濾波后形成連續(xù)波形，該波形作為測(cè)試信號(hào)輸送至被測(cè)系統(tǒng)(104)。測(cè)試信號(hào)經(jīng)被測(cè)系統(tǒng)后產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)，響應(yīng)信號(hào)輸送至采樣保持電路(105)，在采樣脈沖的作用下對(duì)響應(yīng)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。采樣保持后的電壓值經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(106)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，鎖存后通過總線(108)送進(jìn)計(jì)算機(jī)(107)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
整個(gè)測(cè)試過程都是由計(jì)算機(jī)(107)通過總線(108)在程序的控制下自動(dòng)進(jìn)行。
因此，本發(fā)明的特征一方面在于測(cè)試信號(hào)和采樣脈沖都是由同一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘源在程序的控制下經(jīng)過不同分頻系數(shù)的軟硬件分頻處理而得到的。因此它們具有相同的精度和穩(wěn)定度，而基準(zhǔn)信號(hào)源由晶體振蕩器構(gòu)成，從而保證了頻率的高度穩(wěn)定性。
設(shè)基準(zhǔn)時(shí)鐘周期為1/fT則測(cè)試信號(hào)周期Ts＝L/fT(L為分頻系數(shù))采樣信號(hào)周期Tg＝K/fT(K為分頻系數(shù))被測(cè)信號(hào)每周期中的采樣點(diǎn)數(shù)N＝1/｜Tg/Ts-n|＝1/|K/L-n|＝L/|K-nL|
其中n＝0，1，2，……n若n取0，則表示信號(hào)每一個(gè)周期均進(jìn)行N點(diǎn)取樣的采樣過程。
若n取不為零的整數(shù)，則表示用周期為Tg＝nTs±Ts/N的采樣脈沖，在被測(cè)信號(hào)n×N個(gè)周期中進(jìn)行采樣，而獲得被測(cè)信號(hào)N個(gè)不同點(diǎn)處采樣值的采樣過程。
通過選擇分頻系數(shù)L，可準(zhǔn)確選擇所需測(cè)試信號(hào)的頻率，選擇分頻系數(shù)K，可準(zhǔn)確選擇采樣脈沖的重復(fù)頻率，直接實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)周期中N個(gè)不同點(diǎn)處的采樣過程。而且可以在程序的支持下，準(zhǔn)確地選擇采樣信號(hào)周期實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)一周期中指定點(diǎn)數(shù)的采樣。
由于分頻系數(shù)L、K可以精確確定，因此可以使被測(cè)信號(hào)周期與采樣周期成整數(shù)倍關(guān)系，(事實(shí)上本發(fā)明的測(cè)試信號(hào)周期在任何情況下總是采樣點(diǎn)間隔時(shí)間的整數(shù)倍)從而能夠獲取被測(cè)信號(hào)周期等分點(diǎn)上的全部采樣值，實(shí)現(xiàn)無截?cái)嗾`差的整周期采樣。在這一條件下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)不需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行插值校正，因而既提高了數(shù)據(jù)處理精度有提高了數(shù)據(jù)處理速度。另外由于整數(shù)倍關(guān)系的成立，對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行周期采樣時(shí)，各周期中對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)在信號(hào)周期中的相對(duì)位置保持不變，因而可將各周期中對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的采樣值進(jìn)行多次累加平均，實(shí)現(xiàn)周期信號(hào)的多周期的統(tǒng)計(jì)平均，提高信號(hào)周期的延拓質(zhì)量，有效地抑制了隨機(jī)干擾造成的誤差。
由于周期的采樣點(diǎn)數(shù)可以選擇，并且信號(hào)每周期的采樣點(diǎn)數(shù)的種類不多，在失真分析時(shí)可以不必進(jìn)行費(fèi)時(shí)的復(fù)數(shù)運(yùn)算，從而進(jìn)一步提高了測(cè)試速度。
對(duì)于采樣點(diǎn)數(shù)為偶數(shù)的被測(cè)信號(hào)，可以準(zhǔn)確地分為兩個(gè)半周期，分別對(duì)每半個(gè)周期進(jìn)行分析，從而完成模擬儀器無法進(jìn)行的測(cè)定。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是測(cè)試信號(hào)是由預(yù)先存貯在存貯器中的若干組波形量化數(shù)據(jù)，在基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)和程序的連續(xù)作用下產(chǎn)生。因此它具有優(yōu)良的幅頻特性和穩(wěn)定性，失真度也較小。
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的原理。
圖二是調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)智能測(cè)量?jī)x的電路原理框圖。
其中(201)為基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生器，它由晶體振蕩器構(gòu)成，以保證時(shí)種信號(hào)的高度穩(wěn)定。
(202)為程控分頻器(203)為波形數(shù)據(jù)存貯器(204)為波形數(shù)據(jù)鎖存器(205)為數(shù)模轉(zhuǎn)換器(206)為低通濾波器(207)為程控放大器(208)為輸出緩沖器(209)為被測(cè)系統(tǒng)(210)為輸入電路(211)為程控放大器(212)為低通濾波器(213)為采樣保持器(214)為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(215)為鎖存器(107)為計(jì)算機(jī)(108)為計(jì)算機(jī)總線(數(shù)據(jù)總線、地址總線以及控制總線)由基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生器(201)產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)送至程控分頻器(202)，程控分頻器在程序的控制下按預(yù)定的分頻系數(shù)分頻，所得的分頻信號(hào)作為波形數(shù)據(jù)存貯器(203)的時(shí)鐘，另一部分經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件分頻作為采樣脈沖饋至采樣保持器(213)。這樣就使生成的測(cè)試信號(hào)的周期和采樣脈沖周期產(chǎn)生在同一時(shí)基上，也就是說任何時(shí)候測(cè)試信號(hào)周期總可以被一周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)等分，或者說測(cè)試信號(hào)周期總是采樣點(diǎn)間隔時(shí)間的整數(shù)倍。
波形數(shù)據(jù)存貯電路(203)的存貯器中預(yù)先存入了預(yù)定周期信號(hào)中一周期波形的量化數(shù)據(jù)，在程序和時(shí)種的作用下將連續(xù)地輸出預(yù)定波形各相應(yīng)時(shí)刻的量化數(shù)據(jù)，這時(shí)數(shù)據(jù)將依次在波形數(shù)據(jù)鎖存器(204)中鎖存。被鎖存的數(shù)據(jù)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(205)轉(zhuǎn)換成波形相應(yīng)時(shí)刻的幅值。這些連續(xù)的階梯幅值經(jīng)低通濾波器(206)濾去高次諧波就被平滑成連續(xù)的波形，經(jīng)程控放大器(207)來選擇所需的波形幅度，再經(jīng)輸出緩沖器(208)使輸出信號(hào)獲得合適的負(fù)載能力，最后作為測(cè)試信號(hào)輸出至被測(cè)系統(tǒng)。
測(cè)試信號(hào)經(jīng)被測(cè)系統(tǒng)后，其響應(yīng)信號(hào)經(jīng)輸入電路(210)饋至程控放大器(211)，程控放大器使輸入信號(hào)得到合適的放大后，通過低通濾波器(211)濾去射頻干擾，然后進(jìn)入采樣保持器(213)，采樣得到的電壓值經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(214)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量經(jīng)鎖存器(215)鎖存，然后計(jì)算機(jī)總線(108)讀入計(jì)算機(jī)(107)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
在本實(shí)施例中波形數(shù)據(jù)存貯器(203)中存貯的波形數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為2520個(gè)，或者為其整數(shù)倍，以保證用自然數(shù)1，2，……9等為間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)讀出時(shí)不產(chǎn)生相位抖動(dòng)。并且可以保證測(cè)量裝置對(duì)頻率值基數(shù)為1，2，……9等的周期信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)，能充分實(shí)現(xiàn)整周期的采樣過程。
與現(xiàn)有相應(yīng)的測(cè)量裝置相比，本實(shí)施例提供的測(cè)量裝置幅頻特性優(yōu)良，實(shí)測(cè)表明在5Hz-15KHz范圍內(nèi)，600歐電阻負(fù)載，信號(hào)幅度1-5伏時(shí)，輸出平坦度優(yōu)于0.05分貝。信號(hào)失真小2～5次諧波的總失真系數(shù)小于0.05%，并且實(shí)現(xiàn)了被測(cè)周期信號(hào)的整周期采樣過程，消除了截?cái)嗾`差，實(shí)現(xiàn)了周期信號(hào)各周期采樣值的同相疊加平均技術(shù)，測(cè)試精度高，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)試速度快，自動(dòng)化程度高。
因此本發(fā)明的實(shí)施具有很大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效果。
權(quán)利要求
1.一種采樣脈沖和測(cè)試信號(hào)同時(shí)基的電子測(cè)量裝置，其特征在于它由基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生器(101)，程控分頻電路(102)，波形生成電路(103)，采樣保持電路(105)，模數(shù)轉(zhuǎn)換及鎖存電路(106)，計(jì)算機(jī)(107)，計(jì)算機(jī)總線(108)以及相應(yīng)的軟件構(gòu)成；其中基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生器(101)的輸出，一部分送進(jìn)程控分頻電路(102)分頻后作為波形生成電路(103)的波形數(shù)據(jù)選擇時(shí)鐘信號(hào)；另一部分送入計(jì)算機(jī)(107)，經(jīng)固定分頻后作為計(jì)算機(jī)(107)的主振時(shí)鐘，計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)軟件分頻后輸出的采樣脈沖通過計(jì)算機(jī)總線去控制采樣保持電路(105)。
2.如權(quán)利要求1所說的電子測(cè)量裝置，其特征在于程控分頻電路(102)的分頻系數(shù)由計(jì)算機(jī)(107)通過總線(108)傳送出的指令來設(shè)定。
3.如權(quán)利要求1所說的電子測(cè)量裝置，其特征在于波形發(fā)生電路(103)是一種數(shù)字存貯式波形發(fā)生器，它由波形數(shù)據(jù)存貯器(203)、波形數(shù)據(jù)鎖存器(204)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(205)、低通濾波器(206)、程控放大器(207)、輸出緩沖器(208)構(gòu)成。波形數(shù)據(jù)存貯器(204)中存貯有所需波形一周期相應(yīng)時(shí)刻的波形量化數(shù)據(jù)，其中波形數(shù)據(jù)存貯器(203)、波形數(shù)據(jù)鎖存器、程控放大器(207)通過計(jì)算機(jī)總線(108)受控于計(jì)算機(jī)(107)發(fā)出的指令。
4.如權(quán)利要求1所說的電子測(cè)量裝置，其特征在于所說的采樣保持電路包括輸入電路(210)、程控放大器(211)、低通濾波器(212)、采樣保持器(213)，其中程控放大器(211)及采樣保持器受控于計(jì)算機(jī)(107)通過總線(108)傳送來的指令。
5.如權(quán)利要求1所說的電子測(cè)量裝置，其特征在于模數(shù)轉(zhuǎn)換及鎖存電路(106)與計(jì)算機(jī)(107)通過總線(108)相連，一方面接受計(jì)算機(jī)(107)發(fā)出的指令，另一方面把轉(zhuǎn)換的結(jié)果送入計(jì)算機(jī)(107)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
6.如權(quán)利要求1所說的電子測(cè)量裝置，其特征在于所說的相應(yīng)軟件中的采樣程序是依據(jù)下述公式來編程的N＝1/｜Tg/Ts-n|＝1/|K/L-n|＝L/|K-nL|其中n＝0，1，2，3，……n;N為被測(cè)信號(hào)一個(gè)周期中的采樣點(diǎn)數(shù);測(cè)視信號(hào)周期Ts＝L/fT(L為一分頻系數(shù))采樣信號(hào)周期Tg＝K/fT(K為另一分頻系數(shù))fT為基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生器(101)輸出時(shí)鐘信號(hào)頻率
7.如權(quán)利要求3所說的電子測(cè)量裝置，其特征在于波形存貯器中存貯的波形數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為2520個(gè)，或者為其整數(shù)倍。
全文摘要
一種測(cè)試裝置，其特征在于一方面測(cè)試信號(hào)周期與采樣脈沖周期由同一高穩(wěn)定的基準(zhǔn)時(shí)鐘在軟硬年的配合下分頻產(chǎn)生，因而能準(zhǔn)確同步；另一方面測(cè)試信號(hào)是由預(yù)先存貯在存貯器中的波形相應(yīng)時(shí)刻的量化數(shù)據(jù)在基準(zhǔn)時(shí)鐘程序的連續(xù)作用下產(chǎn)生。因此本發(fā)明提供的測(cè)試裝置消除了截?cái)嗾`差和隨機(jī)干擾，具測(cè)量精度高，速度快，穩(wěn)定性好，失真度小，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R13/32GK1066506SQ91103300
公開日1992年11月25日 申請(qǐng)日期1991年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月8日
發(fā)明者遲立國(guó), 戚洪江 申請(qǐng)人:安徽人民廣播電臺(tái)