基于DSP的單相阻抗測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、本文首先系統(tǒng)地介紹了國(guó)內(nèi)外單相阻抗測(cè)量的研究狀況和己經(jīng)達(dá)到的技術(shù)水平，以及當(dāng)前廣泛使用的測(cè)量?jī)x器中存在的問題。介紹了多種阻抗測(cè)量的原理與實(shí)現(xiàn)方法，闡述了矢量電壓電流法的優(yōu)點(diǎn)及本設(shè)計(jì)采用矢量電壓電流法的依據(jù)。 其次根據(jù)矢量電壓電流法測(cè)量阻抗的特點(diǎn)和目前國(guó)內(nèi)單相阻抗測(cè)量?jī)x應(yīng)用的實(shí)際情況，提出了本課題設(shè)計(jì)的基于DSP的單相阻抗測(cè)量?jī)x的整個(gè)框架結(jié)構(gòu)、要實(shí)現(xiàn)的功能、實(shí)現(xiàn)這些功能的硬件設(shè)計(jì)方案和部分軟件設(shè)計(jì)思想。 在硬件設(shè)計(jì)方面，采

2、用了基于DSP的系統(tǒng)。并采用模塊化設(shè)計(jì)，針對(duì)不同場(chǎng)合的使用需要，將阻抗測(cè)量?jī)x分為信號(hào)采集調(diào)理模塊電路和數(shù)據(jù)處理電路模塊，分別獨(dú)立開發(fā)電路板，這兩個(gè)模塊可配合使用，也可單獨(dú)使用。設(shè)計(jì)上選用高性能的DSP TMS320F2812作為處理器，充分利用其強(qiáng)大的運(yùn)算能力和片內(nèi)外資源并采用數(shù)字信號(hào)處理的方法，進(jìn)行信號(hào)的信噪分離和矢量分解，使該測(cè)量?jī)x具有高速，寬量程，測(cè)量準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)提供了RS-485/232和CAN等靈活的接口電路，為測(cè)量?jī)x提供

3、了一定的可擴(kuò)展性。為實(shí)現(xiàn)電壓電流法測(cè)量阻抗值，專門設(shè)計(jì)了信號(hào)發(fā)生電路和電壓電流采樣電路，其中信號(hào)發(fā)生電路能夠產(chǎn)生頻率為O～2kHz的近似正弦波信號(hào)，便于實(shí)現(xiàn)在不同頻率值的激勵(lì)信號(hào)下的電壓電流法測(cè)量阻抗，也能夠滿足一定范圍內(nèi)的掃頻模式測(cè)量。電壓電流采樣電路選用了高精度互感器，能夠準(zhǔn)確地測(cè)量到被測(cè)量阻抗上產(chǎn)生的響應(yīng)電壓/電流信號(hào)。采用了歸一化方法設(shè)計(jì)抗混疊低通濾波器電路，取代了傳統(tǒng)意義上用傳遞函數(shù)來設(shè)計(jì)低通濾波器電路；采用了鎖相環(huán)電路和硬件

4、測(cè)頻電路，有效地減少了頻譜泄漏及其帶來的誤差，并提高了測(cè)頻精度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激勵(lì)信號(hào)頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，用于驗(yàn)證激勵(lì)信號(hào)的準(zhǔn)確度。 在部分軟件設(shè)計(jì)方面，編寫了A/D數(shù)據(jù)采集程序、DSP數(shù)據(jù)處理和計(jì)算程序以及DSP與外設(shè)接口程序。 該測(cè)量?jī)x被應(yīng)用在了中國(guó)首條無(wú)砟軌道一隧渝線無(wú)砟軌道試驗(yàn)段實(shí)車綜合試驗(yàn)中，完成了綜合地線測(cè)試和鋼軌．大地泄漏電阻測(cè)試項(xiàng)目。得到了相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。評(píng)估了所設(shè)計(jì)的測(cè)量?jī)x的性能并根據(jù)測(cè)量結(jié)果提出了改進(jìn)方案。