基于DSP的單相阻抗測量儀設計與實現(xiàn).pdf

1、本文首先系統(tǒng)地介紹了國內(nèi)外單相阻抗測量的研究狀況和己經(jīng)達到的技術(shù)水平，以及當前廣泛使用的測量儀器中存在的問題。介紹了多種阻抗測量的原理與實現(xiàn)方法，闡述了矢量電壓電流法的優(yōu)點及本設計采用矢量電壓電流法的依據(jù)。 其次根據(jù)矢量電壓電流法測量阻抗的特點和目前國內(nèi)單相阻抗測量儀應用的實際情況，提出了本課題設計的基于DSP的單相阻抗測量儀的整個框架結(jié)構(gòu)、要實現(xiàn)的功能、實現(xiàn)這些功能的硬件設計方案和部分軟件設計思想。 在硬件設計方面，采

2、用了基于DSP的系統(tǒng)。并采用模塊化設計，針對不同場合的使用需要，將阻抗測量儀分為信號采集調(diào)理模塊電路和數(shù)據(jù)處理電路模塊，分別獨立開發(fā)電路板，這兩個模塊可配合使用，也可單獨使用。設計上選用高性能的DSP TMS320F2812作為處理器，充分利用其強大的運算能力和片內(nèi)外資源并采用數(shù)字信號處理的方法，進行信號的信噪分離和矢量分解，使該測量儀具有高速，寬量程，測量準確的優(yōu)點。同時提供了RS-485/232和CAN等靈活的接口電路，為測量儀提供

3、了一定的可擴展性。為實現(xiàn)電壓電流法測量阻抗值，專門設計了信號發(fā)生電路和電壓電流采樣電路，其中信號發(fā)生電路能夠產(chǎn)生頻率為O～2kHz的近似正弦波信號，便于實現(xiàn)在不同頻率值的激勵信號下的電壓電流法測量阻抗，也能夠滿足一定范圍內(nèi)的掃頻模式測量。電壓電流采樣電路選用了高精度互感器，能夠準確地測量到被測量阻抗上產(chǎn)生的響應電壓/電流信號。采用了歸一化方法設計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)來設計低通濾波器電路；采用了鎖相環(huán)電路和硬件

4、測頻電路，有效地減少了頻譜泄漏及其帶來的誤差，并提高了測頻精度，實現(xiàn)了對激勵信號頻率進行實時跟蹤，用于驗證激勵信號的準確度。 在部分軟件設計方面，編寫了A/D數(shù)據(jù)采集程序、DSP數(shù)據(jù)處理和計算程序以及DSP與外設接口程序。 該測量儀被應用在了中國首條無砟軌道一隧渝線無砟軌道試驗段實車綜合試驗中，完成了綜合地線測試和鋼軌．大地泄漏電阻測試項目。得到了相關(guān)試驗數(shù)據(jù)。評估了所設計的測量儀的性能并根據(jù)測量結(jié)果提出了改進方案。