论文摘要
本文介绍了用数字采样技术测量交流电压信号的方法，从交流电压的定义及测量采样原理并采样电路制作和旁证实验验证了文中技术方案的有效性和可行性。目前通用的交流电压的测量方法采用基于模拟电路的有效值AC-DC变换方式。由于模拟电路的一些固有缺点限制了测量的准确度水平。在分析了当前测量交流电压的原理及硬件实现的优缺点后，本文提出了用数字采样测量交流电压的方法。通过对被测交流信号的数字采样过程，可以得到交流信号本身的全部信息，而不仅仅是有效值和频率。本课题通过研制高准确采样电路板和算法设计，成功实现了用数字采样的方法测量交流电压信号，尤其是低频交流信号的测量，并保证了高准确度。交流电压的测量范围是有效值2V以下，频率2kHz以下（主要是200Hz以下）。采样电路由模拟电路和数字电路两部分构成。模拟电路部分主要是被测交流信号通过跟随器输入到采样AD芯片中；模拟电路的主要功能是把被测信号完整准确的输入到ADC芯片中进行采样，并防止数字电路对模拟电路产生干扰。数字电路部分主要是单片机控制ADC芯片对被测交流信号进行采样，以及在此过程中，单片机对于时序的控制和采样过程以及通讯的控制。本课题选用了ATMEL公司生产的型号为ATMEGA64的AVR单片机，其精简指令集功能使得控制灵活，运行速度快，内部的多个独立时钟为采样的时序控制提供了方便，内部SRAM的使用提高了数据存储的速度从而减少了外围器件。通过大量实验数据分析并与FLUKE公司生产的交流电压测量标准表5790A比较发现，不同幅值在各个频率点下采样得到的数据与5790A的一致性很好，其偏差已经优于现在市场上高端数字多用表测量交流电压的技术指标。