交流信号怎么测？

只看该作者 · 2013-12-15 18:48

一个恒定的电流有效值为1.05mA，即 I(t) = 1.48 sin 100πt
通过一个未知电阻，电阻范围是 1mΩ - 2kΩ，电阻两端的电压信号怎么测量，只需要测出最大值，或者有效值。
在大范围电阻电压比较高了，不需要放大器，加了放大器也可能失真。
而小范围比如<10Ω 电压很小，用AD测得话很不准。
有什么好办法让它自适应。

只看该作者 · 2013-12-15 19:05

简单的示意图，如果AD是单极性怎木办？
AD需要使用双极性吗？

只看该作者 · 2013-12-15 19:19

https://bbs.21ic.com/forum.php?mo ... ;pre_pos=3&ext=

是这样吗：
V rms = ((V1^2 + V2^2 + ... + Vn^2)/ n)^(1/2)
Vi为一个周期采样的值如果是 50 Hz 则T = 0.02s
在 20 ms 内采集64个点？

只看该作者 · 2013-12-15 19:27

或者一个周期内采集 N 点，最大的当作 Vmax

只看该作者 · 2013-12-15 19:48

本帖最后由 DianGongN 于 2013-12-15 19:49 编辑

如果是纯正弦波的话，测量峰峰值最简单。你的频率才50hz，峰峰值容易测得到。

1.05mA，1mΩ - 2kΩ，对应峰峰值2.97uV- 5.94V，需要多量程。
要用低噪声运算放大器比如AD797或LT1128等，不然2.97uV会被噪声淹没。放大器强调的是低噪声，Vos和Input bias current都不重要，因为每一项参数都优秀的运放是不存在的。

当然，放大出来的是双极性的，用双极性ADC最简单了，程序取峰峰值即可，就是ADC的最大值减去最小值。用峰峰值的好处是，运放的Vos，Input bias current不影响测量结果，因为这两个是直流信号。
用有效值也可以，计算复杂一点，精度会好一点。

如果用单极性ADC，必须加直流偏移，因为你的量程大，偏移量必须是变化的。

只看该作者 · 2013-12-15 19:58

本帖最后由 DianGongN 于 2013-12-15 20:00 编辑

arm菜鸟人发表于 2013-12-15 19:19
https://bbs.21ic.com/forum.php?mod=viewthread&tid=458980&reltid=659696&pre_pos=3&ext=

是这样吗：

主要的问题是，Vi不一定是正弦波的瞬时值，在低量程时偏差尤其大。
如果有理想放大器，你的公式正确。

你只能用低噪声放大器，解决主要矛盾，但Vos和input bias current就比较大，
Vi就是 (正弦波的瞬时值)+(Vos和Ib形成的直流误差)。

只看该作者 · 2013-12-15 20:05

本帖最后由 DianGongN 于 2013-12-15 20:10 编辑

arm菜鸟人发表于 2013-12-15 19:19
https://bbs.21ic.com/forum.php?mod=viewthread&tid=458980&reltid=659696&pre_pos=3&ext=

是这样吗：

正弦波的瞬时值Vsin = ADC的瞬时值-(N个周期的ADC平均值)
用Vsin来计算有效值才准确。

如果1个周期采样64点，N取10就是640点，绝不能用639点或641点求平均值！
这个平均值就是含有直流误差的正弦波的中心线，相当于正弦波的零点。
这个零点可能不是0V。

只看该作者 · 2013-12-15 20:33

DianGongN 发表于 2013-12-15 20:05
正弦波的瞬时值Vsin = ADC的瞬时值-(N个周期的ADC平均值)
用Vsin来计算有效值才准确。

这个时序怎么对应呢？
还是我采集 N 个周期后求出零点的移动，然后用这个漂移来补偿ADC采样值？
比如采集了一系列AD值 Vni： n∈[1，N] ; 1<= i <= 64
V11,V12,...,V164; V21,...V264; Vni...; V101, ..., V1064
ΔV = 上面的平均
修正后的值为：
上面各值减去 ΔV？
是这样理解吗？

只看该作者 · 2013-12-15 20:35

DianGongN 发表于 2013-12-15 20:05
正弦波的瞬时值Vsin = ADC的瞬时值-(N个周期的ADC平均值)
用Vsin来计算有效值才准确。

那么，我怎样实现一个周期内采集64个点？
定时开启AD？
用单片机来实现，时间消耗会不会较大？

只看该作者 · 2013-12-15 20:38

使用 LTC1966 将正弦信号转换成 RMS 怎么样？

只看该作者 · 2013-12-15 21:42

arm菜鸟人发表于 2013-12-15 20:33
这个时序怎么对应呢？
还是我采集 N 个周期后求出零点的移动，然后用这个漂移来补偿ADC采样值？
比如采集 ...

对哦

只看该作者 · 2013-12-15 21:50

本帖最后由 DianGongN 于 2013-12-15 21:55 编辑

arm菜鸟人发表于 2013-12-15 20:35
那么，我怎样实现一个周期内采集64个点？
定时开启AD？
用单片机来实现，时间消耗会不会较大？ ...

定时开启AD可以得。

消耗时间不算大。
只是，每次64个点要和正弦波的相位锁定，比如第1点对应0度，第2点对应5.625度，第3点对应11.25......
如果正弦波是cpu控制的比较好办，否则有难度。

相位不锁定，就会出现差频误差。

只看该作者 · 2013-12-15 21:56

arm菜鸟人发表于 2013-12-15 20:38
使用 LTC1966 将正弦信号转换成 RMS 怎么样？

可以噢

只看该作者 · 2013-12-15 22:10

本帖最后由 DianGongN 于 2013-12-15 22:13 编辑

LZ如果是为了测量1mΩ - 2kΩ直流电阻，可以用常规的方法。不用正弦波，用单极性脉冲电流，更简单的使用单极性脉冲电压串精密电阻，因为电压源好实现。
一般的低电阻测量仪就是这个原理。
不同量程的激励电流不同，比如1mΩ-9.99mΩ量程可以用1A单极性脉冲电流，则最小电压1mV，而且单极性，处理方便，精度高。
ADC必须采样2次，加脉冲之前采一次，作为零点电压Vz; 加脉冲之后撤销脉冲之前采样电压Vs。Vr=Vs-Vz是电阻上的真实压降。电路的偏差会消除。

只看该作者 · 2013-12-15 22:25

路过学习了

只看该作者 · 2013-12-16 09:02

DianGongN 发表于 2013-12-15 22:10
LZ如果是为了测量1mΩ - 2kΩ直流电阻，可以用常规的方法。不用正弦波，用单极性脉冲电流，更简单的使用单 ...

嗯，赞！很清楚，不过被测电阻(阻抗)不能使用直流测量。

只看该作者 · 2013-12-16 09:02

DianGongN 发表于 2013-12-15 22:10
LZ如果是为了测量1mΩ - 2kΩ直流电阻，可以用常规的方法。不用正弦波，用单极性脉冲电流，更简单的使用单 ...

嗯，赞！很清楚，不过被测电阻(阻抗)不能使用直流测量。

只看该作者 · 2013-12-16 09:37

本帖最后由 DianGongN 于 2013-12-16 09:49 编辑

arm菜鸟人发表于 2013-12-16 09:02
嗯，赞！很清楚，不过被测电阻(阻抗)不能使用直流测量。

是的，严格来说测量阻抗必须用正弦波，因为阻抗值和频率有关，LCR仪就是采用正弦波。
对于50HZ低频情况下的阻抗测量，测出的阻抗，它的实部（即直流电阻）和脉冲法的结果，误差可以忽略，这个误差是由于趋肤效应引起。对于铜导线，50HZ的趋肤深度约9mm。就是说直径18mm以下的导线，误差可以忽略。当然，前提是脉冲时间尽量长，比被测阻抗的时间常数大于10倍即可。

如果一定要测50hz的阻抗，那就包含电阻(实部)和电抗(虚部)两部分。必须用LCR仪的算法，即三角法。
比如测量工频变压器的线圈电阻，需要用三角法计算，LZ的方法只能测出总的阻抗的模 (即阻抗的幅值)，无法测出相角，无法测出电阻。

LZ用LCR仪测一下工频变压器的线圈电阻，选择RL串联模式，分别用50HZ和20HZ，电阻(实部)几乎一样。

上面的分析是想说明在精度满足的条件下，用最简单的方法实现。
仅供参考，呵呵！

只看该作者 · 2013-12-16 11:50

DianGongN 发表于 2013-12-16 09:37
是的，严格来说测量阻抗必须用正弦波，因为阻抗值和频率有关，LCR仪就是采用正弦波。
对于50HZ低频情况下 ...

非常感谢你的分析。
由于被测电阻不能通直流与高频电流激励信号。50-100 Hz为佳。
我目前还不打算考虑复阻抗模型，只需测量到电阻值（模？）

只看该作者 · 2013-12-16 12:12

arm菜鸟人发表于 2013-12-16 11:50
非常感谢你的分析。
由于被测电阻不能通直流与高频电流激励信号。50-100 Hz为佳。
我目前还不打算考虑复 ...

模不是电阻值。阻抗的实部才是电阻值。
严格来讲，你现在的算法测不出来电阻值。

如果电抗成分很小，可以忽略，模和电阻值很接近。用现在的算法就行了。
电抗成分是不是可以忽略，请用LCR仪测试。
如果测试对象不是线圈，也不是电容式的多极板结构，可以认为电抗成分很小，现在的算法可用。

交流信号怎么测？

相关下载

相关帖子

湍急之河流

技术奇才奖章

伴坛终老

社区建设奖章

技术领袖奖章

十世金身

精华达人奖章

缘定三生

奔腾之江水

无冕之王奖章