【正文】 0，將示波器顯示波形調(diào)至最左側(cè)跳變沿與網(wǎng)格重合，觀察第二個(gè)跳變沿的位置；將待測電流值調(diào)至50mA，此時(shí)可以明顯看到第二個(gè)跳變沿向右移動(dòng)一段距離。其中幾處關(guān)鍵點(diǎn)為：在三角波模塊的滯回比較部分應(yīng)輸出方波信號(hào)，輸出端應(yīng)輸出穩(wěn)定的三角波信號(hào)；在銅絲繞組W3端應(yīng)輸出類似三角波的波形；在整形電路輸出端應(yīng)輸出矩形脈沖信號(hào)。開始初始化處理數(shù)據(jù)并顯示 否 是啟動(dòng)計(jì)時(shí)器 否 是關(guān)閉定時(shí)器是否為第一次計(jì)時(shí) 是 否 本章主要介紹了相位差磁調(diào)制式測量系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和測量軟件代碼設(shè)計(jì)，對硬件電路所涉元件及其相關(guān)資料做了較為詳細(xì)的敘述，介紹了軟件設(shè)計(jì)的整體思路，并給出具體流程圖。計(jì)算方法：脈沖寬度=計(jì)數(shù)值*1us,將脈沖寬度的數(shù)值轉(zhuǎn)換為壓縮BCD碼，再將壓縮BCD碼轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼便于計(jì)算。在待測脈沖高電平結(jié)束時(shí)，在外部中斷0的中斷服務(wù)程序中，讀取TH0、TL0的計(jì)數(shù)值，該值就是待測脈沖的脈寬。，T0設(shè)為定時(shí)器方式工作，并工作在門控方式（GATE=1）。當(dāng)GATE=1時(shí)，為門控方式。當(dāng) 引腳上出現(xiàn)高電平時(shí)，定時(shí)器T1即開始對12分頻時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)，直到 引腳變低電平為止，然后讀出T1計(jì)數(shù)器的值并顯示。顯示模塊：通過掃描八段數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示待測電流值。使用工作在16位下的定時(shí)器。由事先測得的無待測電流時(shí)的高電平持續(xù)時(shí)間作為固定參數(shù)t1，t2與t1之差即為x值。先一直檢測輸入是否為高電平，若是高電平則啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)時(shí)，并一直檢測是否為高電平，發(fā)現(xiàn)為低電平時(shí)關(guān)閉定時(shí)器，停止計(jì)時(shí)。由圖3可知，軟件部分主要為了測量出時(shí)間差x的大小，待測電流的加入會(huì)引起矩形脈沖信號(hào)的正負(fù)半周分別前移或后移，且時(shí)間差x應(yīng)在若干個(gè)us級(jí)別。 2只 1只瓷片電容：若干可調(diào)電阻： 2片電阻：綜上所述，選取的元器件如下：集成運(yùn)算放大器：LM324或LM741（4）確定積分時(shí)間常數(shù)RC積分元件R、C的參數(shù)值應(yīng)根據(jù)方波和三角波所要求的重復(fù)頻率來確定。（3）確定正反饋回路電阻R1與R2R1與R2的比值均決定了運(yùn)算放大器的A或A1觸發(fā)翻轉(zhuǎn)電平，也就決定了三角波的輸出幅度。此外，方波幅度和寬度的對稱性也與穩(wěn)壓管的對稱性有關(guān)，為了得到對稱的方波輸出，通常應(yīng)選用高精度的雙向穩(wěn)壓管?？梢赃x擇uA741型運(yùn)算放大器。b）集成運(yùn)算放大器A2的選擇：積分運(yùn)算電路的積分誤差除了與積分電容的質(zhì)量有關(guān)外，主要事集成放大器參數(shù)非理想所致。片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器采用16位工作模式，計(jì)時(shí)用于測算矩形脈沖信號(hào)持續(xù)時(shí)間，進(jìn)而通過內(nèi)部算法算出相位差Δt以及待測電流值大小，并通過數(shù)碼管顯示。其中放大電路如下： 運(yùn)算放大電路分壓電路使用兩個(gè)定值電阻組成。4） 整形電路部分：利用遲滯比較電路將調(diào)制后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為矩形脈沖信號(hào)。環(huán)型鐵芯是由一整條冷軋晶粒取向硅鋼帶卷繞而成，具有高磁感、低鐵損的特點(diǎn)。 uA741引腳圖3） 磁心調(diào)制部分：。若在輸入端接入相關(guān)型號(hào)濾波器，可提高產(chǎn)品的電磁兼容性。六面體屏蔽、底部絕緣，既滿足了屏蔽的要求，又利于排版布局。 各部分的組成和功能說明如下：1) 穩(wěn)壓電源模塊：本文使用匯眾電源生產(chǎn)的HZD05B28S48型模塊電源，為三角波電路提供+15V與15V的輸入電壓，其額定輸出功率為5W，可支持的直流電壓輸入范圍分別為：18V～36V以及超寬直流電壓輸入范圍9V～36V，可滿足各類用戶的需求，輸出電壓精度可達(dá)177。2，設(shè)計(jì)并搭建相差式磁調(diào)制直流電流測量系統(tǒng)電路（）；實(shí)際電路中直流電流回路W1由穿過磁心的導(dǎo)線代替，W2和W3端分別三角波激勵(lì)源電路的輸出端和遲滯比較整形電路的輸入端，并將磁心絕緣固定。由于集成運(yùn)算放大器本身高頻特性的限制，一般只能構(gòu)成頻率較低的RC振蕩器，在集成電壓比較器電路中引入正反饋，構(gòu)成滯回比較器，就能產(chǎn)生方波、三角波、脈沖波和鋸齒波。最后根據(jù)實(shí)際檢測結(jié)果對設(shè)計(jì)方案作出評(píng)估。本章主要介紹課題所涉原理，先介紹了單鐵芯磁調(diào)制器的工作原理，然后詳細(xì)討論了相位差磁調(diào)制式測量系統(tǒng)基本原理，再分別介紹了本文所用的三角波激勵(lì)源電路和整形電路，最后對整體測量方法進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)。因此可以通過增大三角波激勵(lì)信號(hào)的周期，減小其幅值來提高Δt的值，從而減小誤差，增大靈敏度。由幾何關(guān)系可以推出： 鐵芯磁化波形局部圖鐵芯磁化H波形中上升和下降部分過零點(diǎn)的位置分別前移和后移x，可得x的表達(dá)式為：相應(yīng)地，銅絲繞組W3端輸出電壓u中的正負(fù)脈沖序列相對發(fā)生移相，且幅度相同，均為x。由上述分析，當(dāng)待測直流電流為零時(shí)，W3端輸出電壓中正負(fù)脈沖不移相，此時(shí)t+ =T/2。三角波形頂端幅值大小為激勵(lì)磁場Hm，Hb為所用鐵芯的飽和磁化強(qiáng)度，T為三角波激勵(lì)信號(hào)的周期。當(dāng)輸出VO是高電平VOH時(shí)，V+端電壓等于（VohVref）/（R1/(R1+R2),只要V小于此時(shí)V+，則VOH保持不變，大于時(shí)刻發(fā)生突變 VO變成低電平VOL，此時(shí)V在繼續(xù)增大的話，VO保持低電平不變化，同時(shí)V+處電壓變化（VOLVREF）/（R1/(R1+R2)； 當(dāng)V輸入減小，必須減少到V+變化后的值才能發(fā)生電壓跳變，成為高電平VOH，這就形成了滯回電路的效果。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點(diǎn)。遲滯比較器又可理解為加正反饋的單限比較器。遲滯比較器加有正反饋可以加快比較器的響應(yīng)速度，這是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。但隨之而來的是分辨率降低。最常見的即是由放大器接成正反饋組成。比較器實(shí)現(xiàn)的方法很多。利用遲滯比較器組成整形電路。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本課題采用先產(chǎn)生方波—三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)方法。運(yùn)算放大器可以和RC構(gòu)成積分電路，二者形成閉合的回路。產(chǎn)生三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波—方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊取?） 當(dāng)直流電流I小于零時(shí)待測電流在鐵芯中產(chǎn)生直流磁場，與2）相似，此時(shí)磁化過程也不是從零點(diǎn)開始，而是從直流磁場開始，鐵芯中磁通達(dá)到飽和后，這是被三角波電流和直流待測電流同時(shí)磁化后的磁通，相當(dāng)于在時(shí)間軸上發(fā)生了平移。2） 當(dāng)待測直流電流大于零時(shí)待測電流在鐵芯中產(chǎn)生直流磁場，此時(shí)磁化過程不是從零點(diǎn)開始，而是從直流磁場開始，鐵芯中磁通達(dá)到飽和后，這是被三角波電流和直流待測電流同時(shí)磁化后的磁通，相當(dāng)于在時(shí)間軸上發(fā)生了平移。 詳細(xì)分析如下：1）當(dāng)直流電流I為零時(shí) 由圖解法可知，鐵芯在三角波交流電流激勵(lì)下被激磁到飽和 。[1314] 在三角波恒定交流激磁下,鐵芯磁化波形為對稱的三角波,檢測繞組端電壓的波形為正、負(fù)相間的矩形脈沖波。因此,Δt的大小及正負(fù)就可以反映直流被測電流的大小和方向,可以通過檢測Δt來測量直流電流,直流I與Δt間的關(guān)系為標(biāo)準(zhǔn)的線性關(guān)系。當(dāng)被