相位檢測在微弱信號測量中的應用

　　理論上，Vom=0，但實際測得V′o為幾十mV大小的交流信號。原因一，在激勵信號中除ω=ω�璶的頻率外，還有高次諧波的存在。而高次諧波的原因二，印刷線路分布電容的存在使激勵信號通過這些分布電容直接耦合給V′o，Vom當然就不等于0了。

3.1獲取ωn，推算出被測溫度T
　　因為我們事先并不知道被測溫度T，但RC網(wǎng)絡的ωn是客觀存在的，并隨T的變化而變化。圖1中顯示控制儀的功能就是要獲得在這一時刻網(wǎng)絡的ωn，從而根據(jù)表1顯示該時刻的被測溫度T。
3.2V′i是一個從小到大變化的掃頻信號
　　V′i作為激勵信號，經(jīng)RC網(wǎng)絡選頻獲得反饋信號經(jīng)整流，AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量V(n)。激勵信號的ω加大一個步長便可獲得V(n+1)，ω繼續(xù)加大便可獲得V(n+2)。單片機系統(tǒng)不斷進行判斷，如V(n)、V(n+1)和V(n+2)的大小相仿，表示激勵信號的ω并非ωn。顯示控制儀發(fā)出的激勵信號其ω繼續(xù)加大，系統(tǒng)繼續(xù)判斷新的V(n)、V(n+1)和V(n+2)，如一旦某一時刻V(n+1)遠比V(n)和V(n+2)小，那么，在n+1時刻的激勵信號的頻率ω就要儲存起來，因為該頻率ω就有可能是RC無源網(wǎng)絡的自然頻率ωn，它包含被測對象的溫度信息。
3.3利用相位檢測鎖定ωn
　　因為測量控制系統(tǒng)處在工廠現(xiàn)場中，時刻受到各種各樣的干擾。這些干擾的存在，會經(jīng)常產(chǎn)生瞬間最小值V(n+1)，且滿足V(n)V(n+1)以及V(n+2)V(n+1)的條件(見圖3)，這個最小值V(n+1)是虛假的，它對應的ω不是我們要的ωn，所以必須剔除。如何辨別最小值V(n+1)是真是假呢?
　　對文氏電橋的RC無源網(wǎng)絡進一步分析，其相頻特性(理論值)如圖4。在ω=ωn處，反饋信號V′o的相位發(fā)生跳變。對本檢測系統(tǒng)進行實際測量，發(fā)現(xiàn)其的跳變比理論值還要大許多。我們完全可以借助于相位的跳變特性來判斷最小值V(n+1)的真假。
　　激勵信號ω每加大一個步長，只要這個步長恰當
　
判斷φn+2減φn+1的值，如→0，則V(n+1)和V(n+2)的相位沒有發(fā)生跳變，V(n+1)的值雖然很小，但是是虛假的，應剔除。如很大，則V(n)、V(n+1)和V(n+2)的相位發(fā)生了跳變，V(n+1)才是真正的最小值。此時刻V(n+1)的ω就是我們要鎖定的。參見圖4.
3.4小結(jié)
　　一旦單片機系統(tǒng)檢測到V(n)V(n+1)且V(n+2)V(n+1)；同時它們對應的相位不滿足：φn≈φn+1≈φn+2，則鎖定此時刻V(n+1)的ω，并存儲起來，通過查表顯示相應的溫度。

　　求取具體的相位大小或者求出具體的相位差的大小與判斷相位差是否為零(即相位差檢零)不是一個概念。我們的系統(tǒng)只需判斷相位有沒有跳變，用一個相位差檢零系統(tǒng)就能實現(xiàn)。相位差檢零系統(tǒng)可以用模擬的方法，也可用數(shù)字的方法，或它們的結(jié)合，這里不再贅述。