关键词： 采样参数自寻优 鉴相技术 前置电路 外中断口 双隔离采样通道
由于单片机的问世，微计算机技术得到了迅猛的发展，由此而产生的智能化仪器已渗透到测量的各个领域。在我们研制的交直流参数测量仪中，充分发挥了单片机系统的软硬件优势，提高了电压、电流、功率、相位及频率的测量精度，并能对被测交直流电量进行自动识别。文中提到的参数自寻优同步采样法的思路是新颖的，通过软件寻优，选择最佳的采样次数Ｎ和采样间隔τ，使由采样计算所引起的同步误差得到最大限度的减小。在仪器中采用软硬件结合实现的双向过零鉴相技术，使相位测量的结果不再包含比较器失调和温漂等因素所引起的误差。精密高效的采样前置电路，提供了一种新的交流信号整流方法和一个消除模拟开关导通电阻对测量精度影响的措施，此电路对直流信号同样有效。为了使信号的上下沿都能触发单片机的外中断，适应双向过零鉴相的需要，我们对51系列单片机的外中断口进行了重构改造。由于采用了串行A/D和将电源分离，很容易地实现了采样通道与采样通道之间、采样通道与中央处理器之间的双隔离，满足了电工测试的特殊需要。
１ 参数自寻优同步采样
1.1采样思路
采样方法早在二十世纪四十年代已用于数值积分中，后来引入电磁测量，对周期性变化量的时间轴进行离散化以便对功率进行精密测量。具体做法是将信号的一个整周期（或多个整周期）进行均匀离散，在每一离散点处取其瞬时值，称做同步采样。同步采样是假定N次均匀采样间隔т之和恰好等于一个周期T或m个周期（mT）的理想采样；但实际测量系统中由于环节和所用部件的不完善等原因，难于严格实现这一要求，出现一些差异
，称作同步误差。同步误差总是存在的，即使周期Ｔ获得的可信度已很高，但无论是预先确定采样间隔τ，实时确定采样次数
，还是预先确定采样次数Ｎ，实时确定采样间隔
，由于取整的原因，这种由计算带来的截断误差
总是在所难免的。在实际测量中，很小的同步误差也会产生较大的测量误差。据此分析使我们想到，如果采样次数和采样间隔都不预先确定，微处理器在得到信号的实测周期后，用寻优的方法来确定采样参数N和т，以期最大限度地减小同步误差或周期截断差，使系统的运作更接近于同步采样的理想式N.т=T。这就提出了参数自寻优等间隔同步采样的基本思路。
按照这个思路，我们可以让微处理器实时计算m个T周期内，采样次数的下限Ｎｄｗ和上限Ｎｕｐ间使误差判据最小的N值和τ值，作为ｍ个信号周期内的采样次数和采样间隔。用ｍ个信号周期来做为采样周期，一是为了找到更为优化的Ｎ和τ；二是能使（ｍ·Ｔ）／Ｎ足够长，以便有充裕的时间完成所需进行的实时运算。Ｎｄｗ的确定应满足香农采样定理，即使Ｎｄｗ／ｍ大于2倍的最高次谐波的次数ｋｍａｘ。Ｎｕｐ的确定受微处理器运算速度和Ａ／Ｄ转换器转换速度的限制。 总之，ｍ、Ｎｄｗ、Ｎｕｐ的确定既有各自的限制
本文关键字：数据采集 接口电路，单元电路 - 接口电路
