数字式高精度频率相位计介绍

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，在现代科学技术和中占有举足轻重的作用和地位。随着相位测量技术广泛应用于国防、科研、生产等各个领域，对相位测量的要求也逐步向高精度、高智能化方向发展，在低频范围内，相位测量在电力、机械等部门有着尤其重要的意义。数字式高精度频率相位计在工业领域中是经常用到的一款测量工具，比如在电力系统中电网并网合闸时，要求两电网电信号相同，这就要求精确测量两工频信号之间相位差。还有测量两列同频信号相位差在研究网络、系统频率特性中具有重要意义。近年来，随着科学技术迅速发展，很多测量仪逐渐向“智能仪器”和“自动测试系统”发展，用传统的模拟指针式仪表显然不能满足所需的精度要求，随着电子技术以及微机技术的发展，数字式仪表因其高精度的测量分辨率以及高度的智能化、直观化的特点得到越来越广泛地应用。

数字处理技术的发展日新月异，随着集成电路技术和软件的不断发展和解决复杂问题能力的不断提高，DSP技术的出现使得测量仪器集成度高，稳定性好，测量速度快，精度高，操作简捷，功能也越来越强大。

相位测量技术的研究由来已久，*早的研究和应用是在数学的矢量分析和物理学的圆周运动以及振动学方面，随之在电力部门、机械部门，航空航天、地质勘探、海底资源等方面也相应得到重视和发展。随着电子技术和计算机技术的发展，相位测量技术得到了迅速的发展，目前相位测量技术已较完善，测量方法及理论也比较成熟，相位测量仪器已系列化和商品化。数字式的高精度频率相位计可以为客户解决一系列的相位测量问题。

现代相位测量技术的发展可分为三个阶段：**个阶段是早期采用的诸如阻抗法、和/差法、三电压法、对比法和平衡法等，虽方法简单，但测量精度较低，第二阶段是利用数字专用电路，微处理器、FPGA/CPLD、DSP等构成测相系统，使测量精度得以大大提高，第三阶段是充分利用计算机及智能化虚拟测量技术，从而大大简化设计程序，增强功能，使得相应的产品精度更高，功能更全，同时各种新的算法也随之出现。

本文介绍的是一套较完整的数字式高精度频率相位计，提高相位及频率参数的测量精度，并扩展测相系统功能，由移相网络模块、相位差测量模块及频率测量模块三大部分构成，其系统功能主要是进行相位差测量及频率和幅度测量。SYN5607型相位计是由西安同步电子科技有限公司精心设计、自主研发生生产的数字式高精度频率相位计。该设备是对对正弦/三角/梯形波/方波的相位差进行精密测量，具有高度集成，精度高；稳定性好，性能可靠，操作简便、使用方便、安全等特点，相控雷达阵、无线电导航系统、自动控制系统的测距和定位，电力系统中相电压的相位差测量等都有广泛应用。

其该设备的部分参数如下：

移相网络主要是由RC移相电路和LM324运放电路组成，将被测信号送入移相网络，经RC移相、LM324隔离放大，产生两路信号，一路为基准信号经过波形转换，另一路为移相后的信号。分别经过波形转换、整形、二分频送给相位测量模块及频率测量模块。

相位差测量仪主要是由锁相环PLL（Phase Lock Loop）产生360倍频基准信号和移相网络的基准信号与待测信号进行异或后的信号作为显示器的闸门电路和控制信号。

频率测量模块主要是用计数法测量频率的，它是有某个已知标准时间间隔Ts内，测出被测信号重复出现的次数N，然后计算出频率f=N/Ts.显示电路模块主要是由计数器、锁存器、译码器和数码管组成。

整个装置具有原理简单，测量精度高,测量范围宽，测量结果显示直观的特点。

在电子系统非常广泛应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路，在电子技术中，频率是*基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。

目前，国内相位计生产厂家或研究单位明显存在着技术老化问题，其采用的器件、方法和技术与技术先进国家有较大的的差距。而*近发展的先进的计算机技术、电子技术等却由技术、资金、管理等方面的原因未能应用于相位测量技术，因此国内相位测量的水平与国外水平有着相当大的差距。同时，随着国防和科教等领域的发展，迫切需要高精度高性能的相位测量系统，而且在一些特殊工程领域，还需要测量仪器具备其它特殊功能。由此可见，为缩小这些差距，对高精度相位测量算法的研究和相位测量系统的设计刻不容缓。