[发明专利]正弦信号的全相位差检测方法和系统

摘要

本发明涉及一种正弦信号的全相位差检测方法和系统，包括对正向信号序列进行反向输出生成反褶序列；对正向信号序列和反褶序列进行截短生成两组截短信号序列；以所测参考频率的余弦函数和正弦函数分别与正向信号序列、反褶序列和两组截短信号序列相乘生成四组实频向量序列和虚频向量序列；对四组虚频向量序列和实频向量序列数字陷波，生成四组虚数向量陷波序列和实数向量陷波序列，进而积分生成四组虚数向量积分值和实数向量积分值；将四组实数向量积分值和虚数向量积分值转换为四个相位，将四个相位进行扩展生成扩展相位，将四个扩展相位转换为初相位和截止相位，将截止相位与初相位的差值转换为全相位差。本发明全相位差测量精确度高。

主权项

一种正弦信号的全相位差检测方法，其特征在于，包括以下步骤：根据正弦信号频率范围的下限和预设采样频率及预设信号周期数，获得初步采样序列长度；根据所述初步采样序列长度，对所述正弦信号进行初步采样，获得所述正弦信号的初步采样序列；对所述初步采样序列进行频率初测，生成所述正弦信号的初步频率，以所述初步频率给定参考频率；根据预设采样频率和所述参考频率计算所述正弦信号的单位周期序列长度；根据所述预设信号周期数和所述单位周期序列长度，获得预设序列长度；根据预设序列长度，从所述初步采样序列中，获得正向信号序列；将所述正向信号序列反向输出，获得所述正向信号序列的反褶序列；分别将所述反褶序列和所述正向信号序列进行截短，获得序列长度相同的反褶截短序列和正向截短序列；以所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别与所述反褶序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；以所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别与所述反褶截短序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；以所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别与所述正向信号序列相乘，生成第三实频向量序列和第三虚频向量序列；以所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别与所述正向截短序列相乘，生成第四实频向量序列和第四虚频向量序列；分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序列进行数字陷波，生成第一实频向量陷波序列和第一虚频向量陷波序列；分别对所述第一实频向量陷波序列和所述第一虚频向量陷波序列进行积分运算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量序列进行数字陷波，生成第二实频向量陷波序列和第二虚频向量陷波序列；分别对所述第二实频向量陷波序列和所述第二虚频向量陷波序列进行积分运算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；分别对所述第三实频向量序列和所述第三虚频向量序列进行数字陷波，生成第三实频向量陷波序列和第三虚频向量陷波序列；分别对所述第三实频向量陷波序列和所述第三虚频向量陷波序列进行积分运算，生成第三实频向量积分值和第三虚频向量积分值；分别对所述第四实频向量序列和所述第四虚频向量序列进行数字陷波，生成第四实频向量陷波序列和第四虚频向量陷波序列；分别对所述第四实频向量陷波序列和所述第四虚频向量陷波序列进行积分运算，生成第四实频向量积分值和第四虚频向量积分值；根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位；根据预设的相位转换规则，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位；根据预设的相位转换规则，将所述第三虚频向量积分值与所述第三实频向量积分值转换为第三相位；根据预设的相位转换规则，将所述第四虚频向量积分值与所述第四实频向量积分值转换为第四相位；根据预设的相位扩展规则，对所述第一相位进行扩展，获得第一扩展相位；根据预设的相位扩展规则，对所述第二相位进行扩展，获得第二扩展相位；根据预设的相位扩展规则，对所述第三相位进行扩展，获得第三扩展相位；根据预设的相位扩展规则，对所述第四相位进行扩展，获得第四扩展相位；根据预设的截止相位转换规则，将所述第一扩展相位和所述第二扩展相位转换为所述正弦信号的截止相位；根据预设的初相位转换规则，将所述第三扩展相位和所述第四扩展相位转换为所述正弦信号的初相位；将所述截止相位与所述初相位的差值转换为所述正弦信号的全相位差；在上述步骤中：根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值、所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值、所述第三虚频向量积分值与所述第三实频向量积分值、所述第四虚频向量积分值与所述第四实频向量积分值转换为第一相位、第二相位、第三相位、第四相位的步骤包括以下步骤：获取所述虚频向量积分值与所述实频向量积分值的比值；获取所述比值的反正切函数值的相反数，生成所述相位；根据预设的相位扩展规则，将所述第一相位、第二相位、第三相位或第四相位扩展为所述第一扩展相位、第二扩展相位、第三扩展相位、第四扩展相位的步骤包括以下步骤：如果所述实频向量积分值大于等于零的同时，所述虚频向量积分值的相反数大于等于零，则所述扩展相位等于所述相位；如果所述实频向量积分值大于等于零的同时，所述虚频向量积分值的相反数小于零，则所述扩展相位等于所述相位；如果所述实频向量积分值小于零的同时，所述虚频向量积分值的相反数大于等于零，则所述扩展相位等于所述相位加π rad；如果所述实频向量积分值小于零的同时，所述虚频向量积分值的相反数小于零，则所述扩展相位等于所述相位减π rad；根据预设的截止相位转换规则，将所述第一扩展相位和所述第二扩展相位转换为所述正弦信号的截止相位的步骤包括以下步骤：获取所述第一扩展相位与所述反褶截短序列长度的乘积，生成第一乘积；获取所述第二扩展相位与所述反褶序列长度的乘积，生成第二乘积；获取所述第一乘积与所述第二乘积的差值，生成第一差值；获取所述反褶截短序列的长度与所述反褶序列的长度的差值，生成第二差值；获取所述第一差值与所述第二差值的比值，生成所述截止相位；根据预设的初相位转换规则，将所述第三扩展相位和所述第四扩展相位转换为所述正弦信号的初相位的步骤包括以下步骤：获取所述预设序列长度与信号周期序列长度的0.75倍的差值，生成所述截短信号序列的序列长度；获取所述第三扩展相位与所述正向截短信号序列的长度的乘积，生成第三乘积；获取所述第四扩展相位与所述正向信号序列的长度的乘积，生成第四乘积；获取所述第三乘积与所述第四乘积的差值，生成第三差值；获取所述正向截短信号序列的长度与所述正向信号序列的长度的差值，生成第四差值；获取所述第三差值与所述第四差值的比值，生成所述初相位。