基于光信号同步的相位测量方法

测量部分  

每个测量部件电路结构如图1所示，其中以UA1(OP07)为主的部分是信号放大器，例如在以钳形电流作为对电流信号的测量时，输入的电信号一般比较小，必须经过放大处理。而以UA2(LM331)为主的部分则是过零比较电路，主要用于将信号转换为过零变化的方波，这个方波的上升沿表示交流信号的过零点。在图1中还包含光电耦合器SA1(TIL117)，它一方面进行电路隔离，同时还将方波信号转换为TTL电平以便在单片机的P3.2(INT0)上进行测量，这个引脚设置为输入状态，利用软件很容易对方波信号的上升(或下降)沿进行测量。与现有电路比较，其测量部分简化了很多，传统电路是对两个回路的交流信号进行处理—即将两个信号的过零点在一个设备中进行直接比较以确定出相位差(Δtx)。而该电路不再基于对两个信号之间直接进行比较，且测量方法也发生了很大的改变，它是采用一个公共的光脉冲作为测量同步信号。  

测量完成后由测量部件单片机的P3.4/T0引脚输出开关量信号，经过反相器74LS04驱动光电发送器，然后通过光信号向主机传送每个测量部件的测量数据。由于对每个测量部件都进行了编号，各个测量部件的工作程序会依据本身序号依次向主机发送数据。  

工作时序  

图2描述了进行数据通信的时序关系，当光接收器输出信号出现下降沿(即Ps=0)时，表示接收到主机的信号，上升沿到来时开始计时，而且以后的数据传送也是以这个上升沿为参照标准。测量时间Txi +T0i 和Txj+T0j不大于40ms。对于第一个测量部件在同步信号启动测量以后再延时TM1≥Txi +T0i就可以传送数据了。为了可靠，本设计取TM1=50ms作为测量过程的延迟时间。设每次传送数据的时间为TN，那么第二个测量部件传送数据的延时就是第一个延迟时间加上TN，即：TM2= TM1+TN，后面的延时TM的计算依次类推。  

主机会根据这个过程在其内部存储区依次保存各个部分的测量数据，以便后来的计算和显示。  


  

图2 数据通信的时序关系   

结语  

这种间接测量的方法是在传统的测量方法基础上的一种改进，光信号作为一个参照量被引入到测量过程，依靠计算机的控制、存储、运算和处理等功能，得到最终的参数数据。由于这种方法依靠光信号作为同步和数据传输，多个测量回路不再需要在电路上的直接连接，而是独立进行，这对于解决实际问题来说非常有用。