[发明专利]一种高精度数字鉴相方法

权利要求书

1.一种高精度数字鉴相方法，使用双通道同步采样单元对两路模拟信号进行同步采样，并经过模数转换得到两路数字信号，对两路数字信号分别求平均值，初步确定信号零点位置对应幅值，在两路信号零点幅值位置附近取一定长度的线性段为过零段，并采用直线拟合算法由信号的过零段得到信号的过零点，采用过零点的位置为参照，得到信号波峰位置，由两路数字信号各自的相邻波峰位置分别确定信号周期，并结合由两路数字信号波峰位置得到的时间差,计算得到两路信号的相位差。

2.如权利要求1所述的高精度数字鉴相方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：对两路模拟信号进行同步采样并经过模数转换得到两路数字信号；

步骤2：对两路数字信号分别求平均值，初步确定信号零点位置对应幅值,在两路信号零点幅值位置前后取一定长度的线性段为过零段；

步骤3：对过零段进行直线拟合，并计算拟合直线与时间轴的交点，得到信号的过零点；

步骤4：由过零段直线拟合得到的两个相邻过零点的中点做为信号波峰位置，测量两个相邻波峰位置的时间差作为信号周期T；

步骤5：测量两路数字信号波峰位置的时间差，得到两路信号的延时ΔT，再根据信号周期T，由公式：

计算得到两路信号的相位差。

3.如权利要求2所述高精度数字鉴相方法，其特征在于：所述步骤3中过零段的直线拟合，采用一元线性回归法，回归方程为：

y＝ax+b，

根据一元线性回归理论，可以得到拟合直线的系数：

其中，

式中，n为线性段采样点数量。

4.如权利要求2所述一种高精度数字鉴相方法，其特征在于：所述步骤3中过零段的直线拟合，采用建立超定线性方程组并求解得到拟合直线的最小二乘解，从而确定拟合直线的两个系数，拟合直线用y＝ax+b表示，对信号过零段中的任意一点都可以列出一个线性方程：

y_i＝ax_i+b,

其中y_i为信号电压，x_i为采样时刻。

由此得到一个超定线性方程组，用矩阵形式表示为AX＝B，对于由n个点组成的过零段，系数矩阵A和常数项向量B分别为：

X为拟合系数a和b构成的列矩阵，即:

通过变换A^TAX＝A^TB得到正定线性方程组，求解该正定方程组，可以得到拟合直线的最小二乘解。