数字电桥软件算法分析

1万 · 2021-5-20 16:53

角度变化很小，经过标准差最好在千分之三，360*0.003=1.08°。好电容估计测不出来

只看该作者 · 2021-5-21 11:28

建议 LZ 试试 Cordic 三角函数算法、haar 小波降噪算法。
这两个算法都可以不涉及浮点数运算的。

因为是单一频率，用 FFT 有点浪费单片机的资源了。
或者可以试试拟合三角函数的方法。
具体做法是用 Cordic 或查表求出反三角函数，然后做线性拟合。

临时想到的，不知道可行性如何。

小面板可以的，做个 LCR 正合适。

量具的研发始终是一个有挑战性的活。
ADC 位数也一直是精度的关键（之一）。
据说以前人家超过 12-bit 以上的 ADC 都不卖的。

1万 · 2021-5-21 12:57

Jack315 发表于 2021-5-21 11:28
建议 LZ 试试 Cordic 三角函数算法、haar 小波降噪算法。
这两个算法都可以不涉及浮点数运算的。

我现在没用fft。
一开始用的是单项DFT（就是计算某个关心频率的），这个应该怎么叫？DFT计算单独一项时候，算法复杂度为N，全部计算为N^2.
现在是最高1600点DFT。
fft全部计算的时候，效率高，算法复杂度N*LOG(N)。计算单独一项优势不明显。
正弦波算法，不研究了，stm32单片机的flash足够，ram是稀缺的，存个表格不困难。
三角函数拟合，计算量可不是一点点，我这个是加了偏置的正弦波，y=A+B*sin(Cx+D)四个变量。这种我只能在matlab里玩玩，单片机估计转换成整数很复杂，也没有必要。
后来看了《信号与系统》下册郑君里，里面提到了沃尔什变换，就改用方波同步检波。
现在已经理解
单独一项的dft，是正交同步检波加平均滤波器
单独一项的沃尔什变换，是方波正交同步检波加平均滤波器
它们都不怕直流偏置，直接运算，直流偏置会被抵消。或者在原始数据中减去一个固定值只要足够小就行了。
主要是折腾我那个信号发生器，看看能干什么。我工作中目前没遇到交流信号的传感器，也就玩玩。
至于仪表精度，我已经发出这个电路的统计学极限。显示位数多了，准确度是不可靠的。
别的网站也提到纯数字信号处理的电桥，至于效果都是很模糊的表达。我发出这些统计数据，就是给大家参考一下。还是能用的。

只看该作者 · 2021-5-21 13:45

本帖最后由 yjmwxwx 于 2021-5-21 13:52 编辑

自动平衡桥感觉主要那个用来平衡的运放影响测量，测量不同阻抗相移也不一样，频率低时候不太明显，100KHZ时候就很明显了，还要搞个校准算法，要不然测1K电阻和10K电阻相移不一样。老毛子那个简单电桥直接测3个点的电压应该不用校准相位，矿坛有这个MINI电桥和专业电桥的测量的对比。

http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=1891419&highlight=

MINI电桥主要没放大和多档位切换，所以测量范围比较窄，但是电路非常简单。

迷你电桥测量原理
https://radiokot.ru/circuit/digital/measure/108/

1k电阻和100nf串联

采集两个差90度的信号手工移动的角度不太准确

MINI电桥实际是用的DFT算的实部虚部

下998.323+0.697i
中389.287+899.136i
上-998.323-0.697i

计算阻抗
(998.323+0.697i)+(389.287+899.136i)=1387.61+899.833i

(-998.323-0.697i)+(389.287+899.136i)=−609.036+898.439i

1000×((1387.61+899.833i)÷(−609.036+898.439i))
=−31.11691635860416422162−1523.37407183862360632065i

1k电阻和200nf串联

下998.307+1.048i
中-272.119+969.873i
上-998.307-1.048i

(998.307+1.048i)+(-272.119+969.873i)=726.188+970.921i

(-998.307-1.048i)+(-272.119+969.873i)=−1270.426+968.825i

1000×((726.188+970.921i)÷(−1270.426+968.825i))
=7.08469508535031171723−758.84559217454262133375i

1万 · 2021-5-21 14:31

yjmwxwx 发表于 2021-5-21 13:45
自动平衡桥感觉主要那个用来平衡的运放影响测量，测量不同阻抗相移也不一样，频率低时候不太明显，100KHZ时 ...

我现在是100k的采样率，采集的是1khz。一个周期100个数据，90°相位才25个数据。
当采集速率调到stm32f103c8t6的最高采集速度1M的时候，有250个数据，这个时候，分辨率会高点。
我手上还有stm32f407vet的物联网开发板，不过就一片，最高采样速率可以达到单通道2.4M。
关键还是论文中的，dlia平衡电桥，扫相位，扫幅度。

1万 · 2021-5-21 14:37

本帖最后由叶春勇于 2021-5-21 14:39 编辑

我仿真一下

论文中的dlia电桥，两个信号源，一个固定，一个可调相位，可调幅度。把中间调平衡接近0。
stm32单片机可以生成任意移相的pwm波，pwm经过滤波得到正弦波。可以扫相位。
就是这个幅度怎么调，不知道你有思考过吗？

1万 · 2021-5-21 16:38

本帖最后由叶春勇于 2021-5-21 16:40 编辑

king5555 发表于 2021-5-21 08:02
电容的串联电阻能一并测出吗

单独测电阻3.6k 1%

电容与电阻串联：3.6k串联47n的电容

程序升级，将采样率提升至fs=400k，数据稳定性上升。

只看该作者 · 2021-5-21 18:25

叶春勇发表于 2021-5-21 14:31
我现在是100k的采样率，采集的是1khz。一个周期100个数据，90°相位才25个数据。
当采集速率调到stm32f10 ...

俄版那个电桥也是DFT算的，不是直接把采到的数据偏移90度。只是感觉他这个方案简单，调相位和幅度的可能电路比较麻烦成本高

只看该作者 · 2021-5-21 18:29

叶春勇发表于 2021-5-21 14:37
我仿真一下

论文中的dlia电桥，两个信号源，一个固定，一个可调相位，可调幅度。把中间调平衡接近0。

做这种可能要专用DDS芯片，我以前想过用变容二极管调相位和幅度，但是没试过，不知道行不行

只看该作者 · 2021-8-20 13:27

**论坛上好像也有一个DLIA电桥，用32F411和TI的TLV320AIC3204编解码芯片做的，在github上下载了源码电路还没移植

只看该作者 · 2021-12-24 17:37

叶春勇发表于 2021-5-14 15:17
电桥Cx换成3.6k 1%的电阻，用表测3.58k
第一组

请问电阻该怎麽算?

只看该作者 · 2021-12-24 22:37

楼主能不能给个电路示意图，你这些数据看的一脸懵逼，v1、v2都是个啥？居然还有人能看懂？

数字电桥软件算法分析

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