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一种基于FFT的相位差测量装置的测量方法，所述的FFT的相位差测量装置为硬件电路，硬件电路包括处理器芯片和外围电路；所述的处理器芯片需满足以下条件：内置两个独立的模数转换内核，内置定时器模块，内置直接内存存取控制器DMA，内置浮点运算单元，片内随机存取存储器RAM，不小于50kB，片内闪存Flash不小于50kB；所述外围电路包括电源配置电路、工作模式配置电路、频率源、参考电压配置电路、程序调试及下载电路、两路模拟信号接口和测相结果显示电路，其特征在于：步骤如下：1)将系统时钟频率源设置为外部高频晶振，通过内部倍频，将系统时钟配置为较高的频率；2)开启所述两个独立的模数转换内核，配置为同步模式，对两路模拟输入进行严格同步的采样并转换，将采样触发源设置为定时器溢出事件，实现由定时器精确控制采样频率的目的；3)配置所述定时器模块，设定计数寄存器值，溢出后产生事件，触发模数转换模块进行采样；对系统时钟进行计数，通过设定计数寄存器内的值，控制溢出频率，从而实现精确控制模数转换模块采样频率的目的；设定采样频率为待测信号频率的2的整数次幂倍，使进行基‑2‑FFT的数据包含待测正弦信号的整数个周期；4)配置所述DMA控制器，使其连接模数转换结果寄存器和内部RAM，实现将两个模数转换内核得到的结果数据实时直接传送至RAM内提前开辟的数组空间；5)上述模数转换结果数据进行1024点浮点复数FFT运算前，对其进行预处理，每一次相位测量，模数转换共输出两组1024点的转换结果，为进行复数FFT运算，另外开辟两个2048点的浮点格式的数组，将上述数据分别存入该数组的偶地址，而在其奇地址处存入虚部零；设置复数FFT函数参量，配置为基‑2、1024点、正序输出结果；对上述预处理后的数据进行复数FFT运算，结果存入原地址；6)上述FFT运算结果即待测信号的数字频谱，结合信号频率、采样频率和FFT运算点数，计算出待测信号频率在上述存放数字频谱的数组中的位置，分别从上述两个2048点的数组中提取出该频点谱线的实部和虚部；7)分别对上述两对实部和虚部进行运算，提取相位信息，即首先由虚部除以实部，再对结果进行反正切运算，得到该频率点上两路信号的相位信息；8)由于反正切函数值域的限制，根据频谱结果实部和虚部的符号，对上述得到的相位信息进行象限定位，得到待测正弦信号真实的相位信息，进而对两路信号的相位进行相减，最终得到所需要的相位差信息；9)将相位差信息通过测相结果显示电路进行显示。 |
