So berechnen Sie die Phasenverschiebung zwischen zwei Sinuswellenformen

Sie müssen Olins Idee verwenden, die Nulldurchgänge der Signale zu bestimmen, um die Zeitverzögerung zu erhalten. Setzen Sie dann die Zeitverzögerung in Scotts Gleichung ein, um die Phasenverzögerung zu erhalten.

Das Folgende ist Pseudo-Code. Ich überlasse es Ihnen, jede Funktion zu implementieren, da sie entweder trivial zu implementieren sein sollte oder Sie bereits etwas Ähnliches geschrieben haben sollten.

reset_timer();    //reset timer to zero

while(get_amplitude(INPUT_CHANNEL) > 0.0)
{
    //do nothing until input channel crosses zero
}

start_timer();    //start timer counting

while(get_amplitude(OUTPUT_CHANNEL) > 0.0)
{
    //do nothing until output channel crosses zero
}

stop_timer();    //stop timer counting

time_delay_ticks = get_timer_ticks();    //get the number of timer ticks between zero crossings 
time_delay = ticks_to_time(time_delay_ticks);    //need to get timer ticks into time domain

period = 1 / frequency;    //get the period from the known frequency

phase_delay = (time_delay / period) * 360;    //calculate phase delay

Es ist wichtig, die Dokumentation zu dem Timer zu lesen, den Sie verwenden werden, damit Sie wissen, wie Sie Timer-Ticks in Zeit umwandeln.

Wenn Sie wissen, dass beide Signale Sinussignale sind, ist der Vergleich der Zeitdifferenz ihrer Nulldurchgänge wahrscheinlich der einfachste Ansatz. Viele Mikros verfügen über Hardware, die es ermöglicht, einen frei laufenden Timer basierend auf einer externen Flanke zu erfassen. Die Differenz zwischen den beiden Timer-Schnappschüssen gibt Ihnen die Zeit zwischen den Nulldurchgängen an. Die Differenz zwischen dem Nulldurchgang desselben Signals gibt Ihnen die Periode an. Die Phasenverschiebung in Einheiten eines ganzen Zyklus ist dann nur der Zeitversatz zwischen den beiden Signalen dividiert durch ihre Periode.

Wenn Sie diesen Wert für die direkte Benutzeranzeige in Grad benötigen, multiplizieren Sie ihn mit 360. Es besteht jedoch keine Notwendigkeit, sonst Grad oder eine andere bestimmte Einheit im Mikro zu verwenden. Tatsächlich besteht die nützlichste Methode zur Darstellung von Winkeln in einem Mikro darin, den gesamten Bereich der bequemsten vorzeichenlosen Ganzzahl zu verwenden, um einen vollständigen Kreis darzustellen. Auf diese Weise funktionieren zusätzliche Winkel und Wraparounds ohne zusätzliche Logik. Es macht es auch einfach, in eine Tabelle zu indizieren, um beispielsweise Sinus oder Cosinus zu berechnen.

Wenn Ihre Zeitverzögerung ist$t$, und die Periode der Sinuswelle ist$T$, Dann

Dies gibt Phase ($\phi$) in Grad. Wenn$t$negativ ist, bedeutet dies, dass der Ausgang dem Eingang nacheilt, und positiv ist, wenn der Ausgang dem Eingang vorauseilt.

Wenn Sie die Sinuswellen gut genug sehen können, um die Zeitverzögerung zu messen, kennen Sie auch die Periode$T$(Peak-to-Peak-Zeit) und Frequenz in Hertz ist$1/T$

Algorithmisch ist Ihre Aufgabe schwieriger. Ihre beste Wette ist eine Kreuzkorrelation zwischen Eingang und Ausgang, um die Zeitverzögerung zu berechnen, und eine Autokorrelation, um den Wikipedia-Eintrag zur Häufigkeit der Kreuzkorrelation zu ermitteln . Wenn Sie über Rechenleistung verfügen, können Sie FFTs verwenden.

Wenn Ihre Sinuswellen die gleiche Größe/Spannung/Intensität haben, ist es am einfachsten, sie einfach zu addieren und dann die Amplitude der resultierenden Welle zu messen. Wenn die Phasenverschiebung 0 Grad beträgt, ist das Ergebnis eine Sinuswelle mit der doppelten ursprünglichen Amplitude. Wenn die Phasenverschiebung 180 Grad beträgt, ist das Ergebnis eine Nullamplitude. Phasenverschiebungen dazwischen werden zu etwas dazwischen führen.

Wenn Ihre Sinuswellen nicht die gleiche Amplitude haben oder Rauschen in den Sinuswellen vorhanden ist, ist dies möglicherweise nicht der beste Weg, dies zu tun. Aber wenn doch, dann ist diese Methode super einfach!

Zusamenfassend:

• Das Suchen nach Nulldurchgängen ist sehr grob, da es die geringste Menge an verfügbaren Informationen aus Ihren Signalen verwendet.
• Die Autokorrelation ist besser und eignet sich besonders gut für Signale, bei denen es sich um Impulse handelt.
• Da Sie Sinuswellen haben, erhalten Sie mit der Kurvenanpassung der kleinsten Quadrate das beste Ergebnis. Passen Sie jede Kurve separat an und vergleichen Sie dann die Phasenergebnisse. Dabei werden alle verfügbaren Informationen aus beiden Signalen genutzt. [Wie ich mich erinnere (in diesem speziellen Fall) entspricht dies einem schnellen Fourier-Transformationsansatz, ist jedoch rechnerisch effizienter.]