相位差怎么求,相位差怎么从图中看

近期，我们正在对一个检测系统进行性能测试。该系统通过线圈发射电磁信号至空间，并利用另一个线圈接收这些信号。

当被测物体存在于系统中时，它会引发接收信号与发射信号之间的相位变化。通过捕捉并分析这种相位差的变化，我们可以有效地识别出被测物体的类型。

相位检测电路详解

V1模拟了发射信号，其频率设定为17kHz，且真有效值电压为10Vrms。

R12和R13以及C7共同构成了待测物的等效电路模型。

C1与R1组成的高通滤波电路，对于17kHz的信号，其截止频率设定恰使其幅度放缩倍数为1。

关于相位变化的具体数值，经过电路处理后会有所不同。

对比C1、R1组成的高通滤波电路前后的波形，我们可以观察到明显的变化。

借助波特仪进行进一步的分析，以运放U4的输出信号作为输入，电阻R4的电压作为输出，我们得到了以下的幅频特性和相频特性图。

当信号频率为17kHz时，该系统的放大倍数达到100，并且显示出相位超前的特性，具体为信号超前1.96us。

信号处理过程解析

发射信号是通过比较器U2与0V参考电平进行比较，得到第一路过零信号。这个过零信号进一步控制模拟开关S1，从而获取接收信号的半波，我们称之为rs1。

比较器U2的输入信号经过R7、C6的移相处理后，再输入到比较器U3中与0V参考电平进行比较，得到移相后的过零信号。这个过零信号随后控制模拟开关S2，产生另一个接收信号的半波，我们称之为rs2。

C5、R7、C6构成的移相网络也具有特定的幅频特性和相频特性。在17kHz的信号频率下，该移相网络的放大倍数为0.042，并且导致相位滞后10.26us。

运放U1输出的信号通过两个具有不同相位的过零信号的正电压选通，从而得到两个相位不同的半波信号rs1和rs2。

经过适当的低通滤波器处理后，rs1和rs2转化为直流信号。

数学模型与实际测量

假设发射信号的相位和幅度及频率为已知参数，我们可以表示为特定数学公式。发射信号到U2输入端的延时以及移相网络导致的延时也可以计算得出。待测物导致的幅度变化放大倍数和相位变化也会根据电路特性进行计算。

通过计算和测量，我们可以得到rs1的直流分量值，并进一步推导出待测物导致的相位变化。利用三角函数的和角公式，我们可以从两个测量值中推导出待测物引起的相位偏移，从而确定其类型。

根据上述分析，我们已经知道了一些关键参数的值。在实际测量中，我们利用单片机的A/D转换功能来获取这些值，并对比固定移相网络决定的固定值来验证我们的测量方法。

通过示波器测得的待测物引起的实际相移与我们的计算结果基本一致，这验证了我们的检测方法和电路设计的有效性。

实物测试与应用