高精度交流電壓有效值測量技術(shù)研究

楊春玲,王金陽,溫星曦,齊 超

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150001;2.北京東方計(jì)量測試研究所,北京 100089)

0 引言

隨著電子技術(shù)水平和制造水平的不斷提高,為了滿足科學(xué)研究以及生產(chǎn)的實(shí)際需求,數(shù)字萬用表的性能不斷提高,功能也日益完善[1]。現(xiàn)在工業(yè)為保證生產(chǎn)的安全性及研究的準(zhǔn)確性,對(duì)測量的要求越來越高,因此需要進(jìn)一步提高數(shù)字萬用表的測量精度[2]。

目前,國際上的臺(tái)式數(shù)字萬用表精度可以達(dá)到八位半,并且可以實(shí)現(xiàn)多種測量功能和計(jì)算功能[3],如美國的Agilent 3458A、Fluke 8508A和日本的Adva ntest R6581,這些產(chǎn)品的精度高,穩(wěn)定性強(qiáng)。作為萬用表重要功能之一的交流電壓測量,通常將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào),通過對(duì)直流量的測量從而得出交流電壓有效值,轉(zhuǎn)換方法有很多,如熱電轉(zhuǎn)換法、平均值法、數(shù)字采樣法、真有效值法等[4]。美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(NIS)電氣計(jì)量學(xué)系提出了一種利用熱變換器處理交流電壓的方法,通過交流分壓器將被測信號(hào)調(diào)理為1 V交流電壓,熱電偶由于存在塞貝克效應(yīng)在電壓變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生溫升,通過測量溫升測量調(diào)理后的交流電壓[5-7]。Agilent 3458A使用數(shù)字采樣的方法,采用專用的“多斜積分”式 A/D 轉(zhuǎn)換器,利用電荷平衡原理將參考信號(hào)中的電荷用來中和輸入信號(hào)中的電荷[8],從而保證低速測量的高精度要求。

基于目前國際上數(shù)字萬用表研究現(xiàn)狀,本文針對(duì)交流電壓測量精度和穩(wěn)定性進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)并研究了交流數(shù)字采樣系統(tǒng),達(dá)到有效值在0.3～3.3 V的范圍,頻率在45～10 kHz范圍內(nèi)最高不確定度40 ppm的指標(biāo)(1 ppm=10-6)。

1 高精度交流電壓有效值測量方案設(shè)計(jì)

交流電壓有效值是表示交流信號(hào)電壓指標(biāo)的參量。本文基于數(shù)字采樣的方法進(jìn)行交流電壓有效值測量,在現(xiàn)有高精度A/D轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)上,通過改進(jìn)采樣方式,提高有效值計(jì)算精度以及抑制測量誤差來實(shí)現(xiàn)高精度的交流電壓有效值測量。交流電壓有效值測量方案結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,方案主要分為5個(gè)模塊,包括信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、測頻電路、FPGA模塊和STM32微控制器模塊。

圖1 高精度交流電壓有效值測量方案

輸入待測交流信號(hào)首先進(jìn)入信號(hào)調(diào)理電路,STM32通過對(duì)輸入信號(hào)不同的幅值來進(jìn)行信號(hào)調(diào)理電路中通道選擇,對(duì)電壓有效值較低的輸入信號(hào)進(jìn)行放大,對(duì)電壓有效值較高的輸入信號(hào)進(jìn)行衰減,使得交流信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍變小。經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路調(diào)理后的交流信號(hào)通過測頻電路轉(zhuǎn)換成方波信號(hào),此測頻電路即為過零檢測電路,之后由FPGA進(jìn)行測頻操作,FPGA分別對(duì)轉(zhuǎn)換后的方波信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),將2個(gè)計(jì)數(shù)值通過FSMC通信發(fā)送給STM32微控制器模塊,STM32根據(jù)接收的計(jì)數(shù)值計(jì)算輸入信號(hào)的頻率,根據(jù)不同的頻率值會(huì)設(shè)定不同的A/D轉(zhuǎn)換器的采樣率,并通過FSMC通信將采樣率發(fā)送給FPGA,再由FPGA向A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)送采樣時(shí)序信號(hào)。

獲得采樣時(shí)序的A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路之后的輸入信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采樣,在轉(zhuǎn)換完成后,將采樣的數(shù)字信號(hào)返回給FPGA,再經(jīng)FPGA將采樣的數(shù)據(jù)發(fā)送給STM32,由單片機(jī)完成交流電壓有效值的計(jì)算,并將有效值計(jì)算結(jié)果發(fā)送給PC機(jī)。

方案中的信號(hào)調(diào)理電路與測頻電路的硬件電路圖如圖2所示。

圖2 硬件電路圖

目前設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路的作用分為2部分:衰減和平坦度補(bǔ)償,衰減采用阻容分壓的方式,通過不同的衰減比例選擇不同的電阻與電容參數(shù)。由于阻容分壓可能會(huì)存在頻率特性平坦度不足的情況,因此選用D/A轉(zhuǎn)換器形成虛擬微調(diào)元器件,調(diào)整電路的平坦度,這里的DAC為乘法型DA,其參考電壓VREF可以用來作為輸入,通過改變DA的數(shù)字輸入量對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效值調(diào)整輸出,本文選用的DAC為AD5452。此外,硬件電路還包括測頻電路,測頻電路的主要作用是對(duì)信號(hào)調(diào)理電路輸出的交流電壓進(jìn)行過零檢測,將交流電壓轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)提供給FPGA進(jìn)行測頻,本文選用LM393作為比較器。

2 交流數(shù)字采樣系統(tǒng)工作機(jī)理

2.1 交流數(shù)字采樣技術(shù)的數(shù)學(xué)模型

交流電壓的有效值計(jì)算公式為

(1)

將式(1)離散化,用1個(gè)周期內(nèi)的有限個(gè)采樣電壓的數(shù)字量來代替1個(gè)周期內(nèi)連續(xù)變化的電壓函數(shù)量,如圖3所示。

圖3 交流電壓函數(shù)的離散化

則電壓的有效值可表示為

(2)

式中:N為交流電壓信號(hào)1個(gè)周期內(nèi)的采樣個(gè)數(shù);ΔTm為數(shù)字采樣的采樣時(shí)間間隔;um為第m+1個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)采樣的電壓瞬時(shí)值。

若令采樣時(shí)間間隔相等,則交流電壓有效值計(jì)算公式可以改寫為

(3)

式(3)是根據(jù)1個(gè)周期內(nèi)各采樣點(diǎn)的瞬時(shí)值與周期采樣的個(gè)數(shù)計(jì)算電壓有效值的公式。

2.2 順序等效采樣方法的原理分析

數(shù)字采樣的精度與采樣率的大小有直接關(guān)聯(lián),只有不斷提高數(shù)據(jù)采集的采樣率,才可以最大可能提高交流測量精度。順序等效采樣需要根據(jù)輸入信號(hào)的頻率設(shè)定采樣頻率,且采樣頻率還會(huì)根據(jù)輸入信號(hào)頻率發(fā)生改變,即對(duì)于重復(fù)性周期信號(hào),每個(gè)周期采樣頻率一致,下一個(gè)采樣周期采樣點(diǎn)會(huì)在上一采樣周期采樣點(diǎn)基礎(chǔ)上順延一段時(shí)間,從而在連續(xù)采樣多個(gè)點(diǎn)后還原輸入信號(hào)的波形,即要求采樣頻率與信號(hào)頻率同步。順序等效采樣的采樣示意圖如圖4所示。

圖4 順序等效采樣示意圖

假設(shè)采樣頻率是輸入信號(hào)頻率的5倍,1個(gè)輸入信號(hào)周期可以采樣5個(gè)點(diǎn),想要利用順序等效采樣的方法在每個(gè)信號(hào)周期采樣20個(gè)點(diǎn)。首先,定時(shí)電路等待1個(gè)正的過零點(diǎn),然后以最快的采樣率進(jìn)行5次采樣,即為第1輪采樣。在隨后的第2個(gè)周期內(nèi),時(shí)基延遲的時(shí)間等于ADC最小采樣間隔時(shí)間的1/4,并且再次讀取5個(gè)讀數(shù),這顯示為第2輪采樣。此過程一直持續(xù)到第4遍,此時(shí)輸入波形應(yīng)為等周期,從而使ADC獲取數(shù)據(jù)的速度等效為實(shí)際速度的4倍。

3 交流數(shù)字采樣系統(tǒng)誤差分析與抑制

3.1 系統(tǒng)誤差分析

交流電壓有效值測量技術(shù)通常采用不確定度來衡量。不確定度的含義是指由于測量誤差的存在,對(duì)被測量值的不能肯定的程度,是測量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)。不確定度又分為A類不確定度和B類不確定度。

A類不確定度評(píng)定的依據(jù)是頻率分布,采用統(tǒng)計(jì)分析的方法評(píng)定,通常用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表示。B類不確定度的依據(jù)是先驗(yàn)分布,信息的來源一般是對(duì)于儀器特性的了解,此時(shí)不確定度定義為具有90%、95%、99%包含概率的一個(gè)區(qū)間。一般情況下,對(duì)于交流電壓有效值測量技術(shù)不確定的評(píng)定,選取A類與B類合成評(píng)定的方法。

測量誤差分為系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差2部分,隨機(jī)誤差是指測量結(jié)果減相同條件對(duì)同一變量無限多次測量結(jié)果的平均值,而系統(tǒng)誤差為重復(fù)性條件下對(duì)被測量的無限多次測量結(jié)果的算術(shù)平均值減被測量真值。對(duì)于本文而言,整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)每一部分誤差的大小和方向未能明確掌握,而我們需要估計(jì)出其不致超過某一極限范圍的系統(tǒng)誤差。對(duì)于未定系統(tǒng),將其誤差按照標(biāo)準(zhǔn)差合成,有以下公式:

(4)

式中:ui為s個(gè)未定系統(tǒng)的誤差;σi為q個(gè)隨機(jī)誤差。

由于隨機(jī)誤差是以算術(shù)平均值為中心呈對(duì)稱正態(tài)分布,而系統(tǒng)誤差來源于影響量,只能通過校準(zhǔn)修正來減小其影響。通過多次測量,可以將隨機(jī)誤差顯著減小,因此系統(tǒng)最后不確定度是由系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的,而系統(tǒng)誤差可以通過修正的方法解決,因此只需研究未定系統(tǒng)誤差的分配問題。如果每個(gè)模塊dxi的誤差分量之間互不相關(guān),則系統(tǒng)的總誤差為

(5)

根據(jù)主要項(xiàng)分配原則與等作用分配原則,可以認(rèn)為各部分對(duì)函數(shù)誤差的影響相等,可以推出:

(6)

本文由信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器以及采樣時(shí)基觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字采樣算法4部分產(chǎn)生系統(tǒng)誤差,因此,n=4,取置信度為99%時(shí)的包含因子k=3,并根據(jù)指標(biāo)要求不確定度最好為0.03%,可以計(jì)算得到此時(shí)每一部分系統(tǒng)誤差為

(7)

3.2 數(shù)字采樣積分算法

3.2.1 積分算法誤差分析

一般情況,數(shù)值積分的方法有Newton-Cotes公式、梯形公式、辛普森公式、拉格朗日插值等算法,一般情況下,對(duì)于普通正弦信號(hào),采用梯形方法求數(shù)值積分,公式如下:

(8)

其中f(x)為區(qū)間(x0,x1)內(nèi)的二階可微分函數(shù),根據(jù)求數(shù)值積分梯形公式的誤差及積分中值定理可以求得誤差,存在η∈[x0,x1],使得:

(9)

根據(jù)誤差公式對(duì)式(3)進(jìn)行誤差估計(jì),設(shè)輸入信號(hào)為f(x)=[Asin(x)]2,可以求得U2的誤差α為

(10)

電壓有效值在整周期內(nèi)的絕對(duì)誤差為

(11)

3.2.2 基于順序等效采樣的積分算法誤差抑制策略

考慮系統(tǒng)對(duì)積分算法誤差的要求,根據(jù)式(10)可以得出數(shù)字采樣系統(tǒng)在每個(gè)周期的采樣數(shù)據(jù)需大于363,考慮到FPGA的時(shí)鐘以及不同頻率量程對(duì)于誤差大小的要求不一致,本文采用100 M的等效采樣率,這樣對(duì)于高達(dá)200 kHz的輸入交流信號(hào)可以滿足積分誤差允許范圍。

結(jié)合之前順序等效采樣的原理分析,根據(jù)輸入信號(hào)的頻率設(shè)定采樣頻率,每隔1個(gè)或幾個(gè)信號(hào)周期,采樣點(diǎn)順延一段時(shí)間,從而在連續(xù)采樣多個(gè)點(diǎn)后還原出輸入信號(hào)的波形,本文對(duì)于這種抑制策略進(jìn)行仿真分析,對(duì)于100 kHz輸入交流信號(hào),每個(gè)周期采樣1 000個(gè)點(diǎn)合成正弦波,最后計(jì)算得到的有效值相對(duì)誤差為2.897 5 ppm,滿足指標(biāo)要求。

3.3 數(shù)字采樣時(shí)基抖動(dòng)

3.3.1 采樣時(shí)基抖動(dòng)誤差分析

數(shù)字采樣過程中,采樣時(shí)刻的準(zhǔn)確性會(huì)對(duì)整個(gè)采集系統(tǒng)的精度產(chǎn)生影響。假設(shè)等效采樣是從基準(zhǔn)點(diǎn)以ΔT為時(shí)間單位進(jìn)行延時(shí)采樣的,假設(shè)實(shí)際采樣點(diǎn)與理想采樣點(diǎn)之間的誤差為±Δt,則采樣點(diǎn)時(shí)刻為nΔT±Δt,±Δt是期望為0的平穩(wěn)隨機(jī)變量,在對(duì)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行波形重建時(shí),會(huì)將nΔT±Δt點(diǎn)的采樣數(shù)據(jù)作為nΔT時(shí)刻的采樣點(diǎn)加以還原,這就在等效采樣過程中引入了孔徑誤差。圖5為孔徑誤差對(duì)采樣數(shù)據(jù)的影響。

圖5 孔徑誤差對(duì)采樣數(shù)據(jù)的影響

當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器滿量程輸入電壓為VFS,輸入交流信號(hào)頻率最高為f時(shí),孔徑時(shí)間Th內(nèi)最大幅度變化值為

ΔV=VFSsin(VFSTh2πf)

(12)

實(shí)際抖動(dòng)誤差可以計(jì)算為

(13)

3.3.2 基于過零檢測的采樣時(shí)基抖動(dòng)誤差抑制策略

在等效采樣過程中,需要準(zhǔn)確知道過零點(diǎn)的時(shí)刻,這樣才能準(zhǔn)確確定采樣點(diǎn)時(shí)刻,以完成高精度的等效采樣,但是由于FPGA時(shí)鐘的限制,并不能準(zhǔn)確得知過零點(diǎn)時(shí)刻,誤差示意如圖6所示。

圖6 過零檢測誤差示意圖

由圖6可以看出,過零檢測電路會(huì)使實(shí)際過零點(diǎn)與檢測過零點(diǎn)有一定誤差,這與檢測時(shí)鐘頻率有一定關(guān)系,本文選用100 MHz的時(shí)鐘,這也導(dǎo)致實(shí)際過零點(diǎn)與檢測過零點(diǎn)之間最大誤差可以達(dá)到10 ns。根據(jù)之前所述等效采樣的方法會(huì)導(dǎo)致在過后的采樣點(diǎn)中都會(huì)存在這樣誤差,導(dǎo)致采樣時(shí)刻不確定。式(14)是1個(gè)采樣時(shí)基抖動(dòng)產(chǎn)生的相對(duì)誤差。

(14)

式中n為時(shí)基抖動(dòng)誤差的個(gè)數(shù)。

按照上述分析,N最小值為363,則可得到n的最大值為182,本文選取n為100。

第1種采樣方式如圖7所示。已知輸入信號(hào)周期之后,找一個(gè)合適的采樣周期,這個(gè)采樣周期只比信號(hào)周期的倍數(shù)多10 ns,這樣多個(gè)采樣周期采集到的信號(hào)就會(huì)每次錯(cuò)開10 ns相位。例如,信號(hào)是1 MHz頻率的,周期1 μs,假設(shè)ADC最小采樣周期是1 μs,取1 μs+10 ns作為采樣周期,這樣每次采樣后把這些采樣點(diǎn)拼出來,就是等效100 MHz采樣的信號(hào)樣都相當(dāng)于在第一次采樣的基礎(chǔ)上錯(cuò)開10 ns的相位得到的采樣。

圖7 第一種等效采樣示意圖

這種采樣方法對(duì)于ADC的直接采樣率有較低的要求,但是會(huì)導(dǎo)致每個(gè)采樣點(diǎn)都引入時(shí)基抖動(dòng)誤差,即每個(gè)等效采樣周期如果有1 000個(gè)采樣點(diǎn),便會(huì)引入1 000次時(shí)基抖動(dòng)誤差,這不符合采樣時(shí)基抖動(dòng)誤差抑制策略。

第2種采樣方式如圖8所示,根據(jù)過零檢測電路與消抖電路可以得到輸入正弦信號(hào)對(duì)應(yīng)的方波信號(hào),對(duì)此方波信號(hào)進(jìn)行二分頻后,在二分頻信號(hào)的高電平時(shí)段進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣,每個(gè)采樣周期的初次采樣信號(hào)選定在過零點(diǎn)后的10 ns、20 ns、30 ns…,并且在每個(gè)采樣周期內(nèi)都按照1 MSPS的采樣率進(jìn)行直接采樣,按照這樣的采樣方法,完成100個(gè)采樣周期便可實(shí)現(xiàn)100 M/sps的等效采樣頻率。

圖8 第2種等效采樣示意圖

從分析可以看出,每個(gè)周期的采樣只有第一個(gè)采樣點(diǎn)存在采樣時(shí)基抖動(dòng),之后的采樣點(diǎn)都是在該采樣點(diǎn)基礎(chǔ)上準(zhǔn)確延時(shí)1 μs,不會(huì)額外引出時(shí)基抖動(dòng)誤差。因此對(duì)于最高100 M的等效采樣率,也只需要100個(gè)周期的采樣數(shù)據(jù)結(jié)合,這樣只引入了100次采樣時(shí)基抖動(dòng)誤差,符合設(shè)定的n=100的指標(biāo)要求。

對(duì)于數(shù)字采樣時(shí)基抖動(dòng)誤差的抑制策略進(jìn)行了仿真分析,對(duì)于10 kHz輸入交流信號(hào),按照100 MHz的等效采樣率分別按照2種等效采樣方式進(jìn)行仿真,分析加入與不加時(shí)基抖動(dòng)誤差對(duì)于兩種采樣方式的有效值計(jì)算是否有影響,其中誤差結(jié)果如圖9所示。

(a)第1種采樣方式未加抖動(dòng)誤差

圖9(a)、圖9(b)表示不考慮抖動(dòng)誤差與A/D轉(zhuǎn)換器誤差情況下,2種采樣方式的有效值計(jì)算誤差,圖9(c)、圖9(d)表示考慮抖動(dòng)誤差(不考慮A/D轉(zhuǎn)換器誤差)時(shí)2種采樣方式的有效值計(jì)算誤差?？梢钥闯龅?種采樣方式顯著減小了采樣時(shí)基抖動(dòng)造成的有效值測量誤差,誤差可以減小至10-15量級(jí),而對(duì)于第一種采樣方式,僅可以達(dá)到200 ppm量級(jí),因此可以得到第二種等效采樣方式是有效的時(shí)基抖動(dòng)誤差抑制策略。

4 自動(dòng)測試系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

4.1 自動(dòng)測試系統(tǒng)的搭建

構(gòu)建的自動(dòng)測試系統(tǒng)如圖10所示,包括上位機(jī)、研制的交流電壓有效值測量系統(tǒng)以及交流電壓標(biāo)準(zhǔn)源/校準(zhǔn)器。

圖10 自動(dòng)測試系統(tǒng)

使用LabWindows/CVI編寫上位機(jī)程序,上位機(jī)可以給交流電壓標(biāo)準(zhǔn)源/校準(zhǔn)器發(fā)送設(shè)置指令,從而輸出交流電壓信號(hào),同時(shí),上位機(jī)通過串口通訊將指令發(fā)送給交流電壓有效值測量系統(tǒng),系統(tǒng)中單片機(jī)對(duì)該指令進(jìn)行解析,將解析后的命令發(fā)送給FPGA,FPGA向A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)送采樣時(shí)序,采樣數(shù)據(jù)由FPGA發(fā)送至單片機(jī),再由單片機(jī)通過串口通訊返回到上位機(jī),上位機(jī)可以對(duì)串口返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,設(shè)置返回?cái)?shù)值個(gè)數(shù)與返回?cái)?shù)值時(shí)間間隔,將返回的交流有效值存入Excel表格中。

4.2 交流數(shù)字采樣系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

選用FLUKE5500A作為自動(dòng)測試系統(tǒng)的交流電壓校準(zhǔn)器,其90 d最低不確定度在0.33～3.299 99 V的量程、頻率在45～10 kHz下可以達(dá)到0.02%±60 μV。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度變化在2 ℃以內(nèi),在交流電壓校準(zhǔn)器和數(shù)字采樣系統(tǒng)預(yù)熱0.5 h后開始采樣,采樣間隔為3 s,每次測試共采集800個(gè)點(diǎn),重復(fù)多次測試。

設(shè)定輸入信號(hào)頻率為10 kHz,有效值為1 V,測試結(jié)果如圖11所示。

圖11 輸入信號(hào)10 kHz,1 V下系統(tǒng)測試結(jié)果

由圖11可以看出,測試結(jié)果的電壓值的極差在40 μV左右,按照99%的置信區(qū)間對(duì)不確定度進(jìn)行計(jì)算,取包含因子k=3,有如下公式:

(15)

計(jì)算得到的測量不確定度為27 ppm。表1給出了在輸入信號(hào)頻率保持10 kHz,改變不同的輸入有效值所得的測試結(jié)果。

表1 交流數(shù)字采樣系統(tǒng)10 kHz測試結(jié)果

調(diào)節(jié)輸入信號(hào)頻率為20 kHz,有效值為3 V,測試結(jié)果如圖12所示。

圖12 輸入信號(hào)20 kHz、3 V下系統(tǒng)測試結(jié)果

由圖12可以看出,測試結(jié)果的電壓值的極差在250 μV左右,計(jì)算得到的測量不確定度為34 ppm。表2給出了在輸入信號(hào)有效值保持3 V,改變不同的輸入信號(hào)頻率所得的測試結(jié)果。

表2 交流數(shù)字采樣系統(tǒng)3 V測試結(jié)果

5 結(jié)論

本文基于數(shù)字采樣方式研究了交流電壓有效值測量技術(shù)。針對(duì)有效值測量的高精度要求,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行誤差分析,探究誤差來源,提出抑制策略。對(duì)于有效值計(jì)算中的積分算法誤差,通過改變數(shù)字采樣方式,以順序等效采樣為核心進(jìn)行誤差抑制;對(duì)于采樣時(shí)基抖動(dòng)引起的誤差,引入過零檢測與消抖電路,提高了測量的準(zhǔn)確性。進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),搭建自動(dòng)測試系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)直觀簡便的人機(jī)互動(dòng)和與測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)交流數(shù)字采樣系統(tǒng)進(jìn)行總體測試驗(yàn)證,通過測量結(jié)果可以看出,系統(tǒng)在有效值測量范圍為0.3～3.3 V,頻率測量范圍在45 Hz～10 kHz,最高不確定度在40 ppm以內(nèi),系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠,符合設(shè)計(jì)指標(biāo),可以滿足高精度交流電壓有效值測量的需求。