凌阳电子低频数字式相位测量仪

凌阳电子低频数字式相位测量仪基本原理介绍，适合作为相位测量原理的参考和学习

低频数字式相位测量仪

摘要：本设计给出了以凌阳16位单片机Spce061A为核心的数字式相位测量的基本原理与
实现方案。该系统由相位测量仪、数字式移相信号发生器和移相网络三个模块构成，分
别由两块单片机独立地实现控制与显示功能。采用DDS技术生成两路正弦波信号，并通过
改变存储器中数据读取的起始地址来实现数字移相的功能，用Ф-
T变换技术来实现相位差的测量，使得测量分辨率精确到0.1º，测得的频率与相位差值送
入LCD进行显示，加入红外键盘以及语音播报的功能，使得系统具有智能化、人性化的特
色。
关键词：相位测量 频率测量 数字移相 DDS 语音播报

引言：随着相位测量技术广泛应用于国防、科研、生产等各个领域，对相位测量的要求
也逐步向高精度、高智能化方向发展，在低频范围内，相位测量在电力、机械等部门有
着尤其重要的意义，对于低频相位的测量，用传统的模拟指针式仪表显然不能够满足所
需的精度要求，随着电子技术以及微机技术的发展，数字式仪表因其高精度的测量分辨
率以及高度的智能化、直观化的特点得到越来越广泛的应用。基于这些要求，我们设计
并制作了基于Spce061A凌阳16位单片机为核心的低频数字式相位测量系统。

一 方案论证与设计
1 相位测量方案
方案一：将被测的两路正弦波信号经比较器整形成方波信号，利用异或门电路进行鉴
相处理，将得到的脉冲序列经过RC平滑滤波取出其直流分量，该直流电平的幅值与两路
信号的相位差成正比，将此信号送入A/D转换器由单片机进行运算处理从而计算出相位差
值。
方案二：采用脉冲填充计数法，将正弦波信号整成方波信号，其前后沿分别对应于正
弦波的正相过零点与负相过零点，对两路方波信号进行异或操作之后输出脉冲序列的脉
宽可以反映两列信号的相位差，以输入信号所整成的方波信号作为基频，经锁相环倍频
得到的高频脉冲作为闸门电路的