[发明专利]一种消除频谱泄漏的高准确度正弦信号测量方法与装置

摘要

一种消除频谱泄漏的高准确度正弦信号测量装置，它由模拟信号预处理单元、数据采集单元、数字信号处理单元、测量结果显示单元、通信接口单元组成，模拟信号预处理单元和数据采集单元通过多路信号线连接，数字信号处理单元通过SPI总线分别与数据采集单元、测量结果显示单元、通信接口单元连接。其测量方法的步骤是：一、对待测信号连续采样，得到序列S1、S2；二、对S1进行快速傅立叶变换，提取峰值频谱和经过递推得到S2的峰值频谱；三、运用S1和S2峰值频谱算出待测信号的频率；四、根据S1和S2的峰值频谱相角信息算出待测信号的相位；五、解关于正、负频率频谱幅度方程组得到待测信号幅值的测量值；六、去除频谱泄漏的影响，得到直流分量精确测量值。

主权项

一种消除频谱泄漏的高准确度正弦信号测量装置，其特征在于：它是由模拟信号预处理单元、数据采集单元、数字信号处理单元、测量结果显示单元、通信接口单元组成，模拟信号预处理单元和数据采集单元之间通过多路信号线进行连接，数字信号处理单元通过SPI总线分别与数据采集单元、测量结果显示单元、通信接口单元进行连接；所述模拟信号预处理单元由隔离电路和滤波电路组成，其隔离电路和滤波电路之间由多路信号线连接；该隔离电路采用精密隔离放大器ISO124，它通过封装在器件内部的隔离电容来实现输入级和输出级信号的隔离；该滤波电路采用连续时间滤波器MAX274，它的功能是滤除经过隔离电路时产生的高频噪声；该单元主要对模拟信号进行隔离和低通滤波；所述数据采集单元由多路模拟选择开关、可编程增益放大器、可编程控制器CPLD和AD转换器组成，多路模拟选择开关输入端接滤波电路出来的多路信号线，输出端为一路信号线，连接至可编程增益放大器输入端，可编程增益放大器输出端由一路信号线连接至AD转换器；该多路模拟选择开关采用DG201，用于从多路模拟信号中选择所要采样的信号；该可编程增益放大器采用AD256实现，它可以根据可编程控制器送来的控制码改变放大器的增益系数；该可编程控制器CPLD用于完成采样控制与调节的功能，根据各输入的量程控制可编程增益放大器的增益系数；该AD转换器采用AD677，用于将预处理过的模拟信号转化为数字信号；所述数字信号处理单元，采用DSP芯片TMS320C5402，在DSP的内置RAM内设置信号测量程序，主要包括FFT运算和代数运算，用于实现信号测量算法；所述测量结果显示单元，采用型号为LCM320240的液晶显示器显示信号波形和测量结果；所述通信接口单元，采用异步通信接口芯片16C550，使测量装置通过RS232总线接口与PC机进行通信，实现对测量装置的调试，它也可将信号测量数据及结果从测量装置送到PC机。