專利名稱:數字分壓式互感器校驗儀整體檢定裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及數字分壓式互感器校驗儀整體檢定裝置，微處理器與數控工頻信號發(fā)生器連接，微處理器將自動調節(jié)后的信號傳送給發(fā)生器產生一個工頻信號；發(fā)生器與第一放大器連接，第一放大器分別與升流器和升壓器連接；升流器與取樣電流互感器連接；升壓器與取樣電壓互感器連接；取樣電流互感器和取樣電壓互感器分別與信號合成電路連接，信號合成電路與第二放大器連接；微處理器分別與第二放大器、信號合成電路和觸摸顯示屏連接。本實用新型采用高穩(wěn)定度的FPGA?DDS技術產生穩(wěn)定的頻率標準，用來檢定類似測差式原理的工頻矢量小信號檢測的科學檢測儀器，也可以用來檢定阻抗，導納等小電流矢量，小電壓矢量以及它們的高精度分解量。
【專利說明】
數字分壓式互感器校驗儀整體檢定裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于工頻矢量小信號檢測的科學檢測儀器，具體涉及一種數字分壓式互感器校驗儀整體檢定裝置。
【背景技術】
[0002]目前數字分壓式互感器校驗儀整體檢定裝置采用電工原理由無源器件組成。其電路復雜笨重，量限窄，自動化程度低。其原因有:I由電磁式互感器級聯(lián)組成的十進制分壓器，同相分量需要四級，正交分量需要四級。每級都要十只繼電器控制。再加上各種功能和換向開關，繼電器的數量近百只。(這些繼電器在工作時帶電切換)；2正交分量是由無源元件電容器移相產生的，需要很大體積的電容，帶載能力差量限窄。
[0003]隨著電子技術的進步，快速的電流開關和激光微調薄膜電阻網絡組成的，高精度、高線性度、高分辯率、極低溫漂的集成電路電子分壓器。在工頻矢量小信號處理領域比電磁式互感器性能更優(yōu)越，可實現(xiàn)數字化控制，并拓展了其應用范圍。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型的目的在于提供一種數字分壓式互感器校驗儀整體檢定裝置。本實用新型采用高穩(wěn)定度的FPGA-DDS技術產生穩(wěn)定的頻率標準，用來檢定類似測差式原理的互感器校驗儀、互感器負荷箱校驗儀、二次壓降負荷測試儀等工頻矢量小信號檢測的科學檢測儀器，也可以用來檢定阻抗，導納等小電流矢量，小電壓矢量以及它們的高精度分解量。
[0005]本實用新型采用的技術方案:
[0006]數字分壓式互感器校驗儀整體檢定裝置，它包括發(fā)生器、第一放大器、升流器、取樣電流互感器、升壓器、取樣電壓互感器、信號合成電路、第二放大器、微處理器和觸摸顯示屏，其中，微處理器與數控工頻信號發(fā)生器連接，微處理器將自動調節(jié)后的信號傳送給發(fā)生器產生一個工頻信號；
[0007]發(fā)生器與第一放大器連接，發(fā)生器將所述工頻信號傳送給第一放大器，在第一放大器中產生一個預設電壓信號，第一放大器分別與升流器和升壓器連接，第一放大器將所述預設電壓信號傳送給升流器和升壓器；
[0008]升流器與取樣電流互感器連接，升流器將第一放大器送來的預設電壓信號升成一個電流信號，并通過升流器上的輸出端To和Tx輸出，取樣電流互感器將所述電流信號變成取樣信號送到信號合成電路；
[0009]升壓器與取樣電壓互感器連接，升壓器將第一放大器送來的預設電壓信號生成一個電壓信號，并通過升壓器上的輸出端a和X輸出，取樣電壓互感器將所述電壓信號變成取樣信號送到信號合成電路；
[0010]取樣電流互感器和取樣電壓互感器分別與信號合成電路連接，信號合成電路與第二放大器連接，信號合成電路將取樣電流互感器或取樣電壓互感器送來的取樣信號進行正交移相90度，然后再正交分壓；同時信號合成電路將取樣電流互感器或取樣電壓互感器送來的取樣信號進行同相分壓，最后將同相分壓和正交分壓信號進行信號合成，并通過第二放大器的輸出端K和D輸出；
[0011]微處理器分別與第二放大器、信號合成電路和觸摸顯示屏連接，通過在觸摸顯示屏上操控微處理器來對發(fā)生器、第二放大器、信號合成電路發(fā)出指令，實現(xiàn)輸出信號的自動調節(jié)。
[0012]進一步地，還包括一個測量反饋電路，所述測量反饋電路由第三放大器、濾波器、AD637轉換器和A/D轉換器組成，第三放大器與取樣電流互感器和取樣電壓互感器的輸出端連接，第三放大器與濾波器連接，濾波器與AD637轉換器連接，AD637轉換器與A/D轉換器連接，A/D轉換器與微處理器連接;測量反饋電路將取樣信號實時反饋到微處理器，保證輸出為恒流恒壓信號。
[0013]進一步地，所述的信號合成電路由跟隨器、第一反相器、第二反相器、移相器、反相調幅器、第一分壓器、第二分壓器、第一繼電器、第二繼電器和加法器;跟隨器分別與第一反相器和第二反相器連接;取樣信號經跟隨器驅動分別送到第一反相器和第二反相器；
[0014]第一反相器通過第一繼電器分別與兩個第一分壓器連接，取樣信號經第一反相器產生同相分量-f和同相分量+f，同相分量_f接到第一繼電器的常開端，同相分量+f接到第一繼電器的常閉端，同相分量±f由第一繼電器分別選擇送到兩個第一分壓器的電壓參考基準Vref端；
[0015]第二反相器通過第二繼電器依次與移相器和反相調幅器連接，反相調幅器分別與兩個第二分壓器連接，取樣信號經第二反相器產生正交分量和+&正交分量，正交分量接到第二繼電器的常開端，+&正交分量接到第二繼電器的常閉端，土&正交分量由繼電器選擇送到移相器移相90度產生正交分量，正交分量再經反相調幅器進行反相和幅值調整，再送到兩個第二分壓器的電壓參考基準Vref端；
[0016]第一分壓器和第二分壓器均與微處理器連接，第一分壓器和第二分壓器均與加法器連接，所述同相分量土 f經過第一分壓器、土&正交分量經過第二分壓器后通過加法器合成送到第二放大器放大。
[0017]進一步地，所述的第一分壓器和第二分壓器均由AD7545D/A轉換器、運算放大器、數據鎖存器和地址譯碼器組成，地址譯碼器分別與數據鎖存器和AD7545D/A轉換器連接，數據鎖存器與AD7545D/A轉換器連接，AD7545D/A轉換器與運算放大器連接，微處理器分別與數據鎖存器、地址譯碼器和AD7545D/A轉換器連接，同相分量土 f連接兩個第一分壓器、土&正交分量連接兩個第二分壓器可提高分壓的分辨率，AD7545D/A轉換器在微處理器的控制下將同相分量土 f和土 &正交分量分解為D*Vref/224，其中D為O?224。
[0018]所述的發(fā)生器為數控工頻信號發(fā)生器，其采用放大器采用具有過流、過熱、過壓保護的OPA集成放大器組成。
[0019]本實用新型與現(xiàn)有技術相比其有益效果是:(I)測試工頻源信號精度高穩(wěn)定性好，M⑶通過RS232口控制可實現(xiàn)多種工作方式；(2)采用數字式四象限乘法器對同相和正交分量進行1/16777215分壓，分辨率高，穩(wěn)定性好，可以在任何工作狀態(tài)下改變同相和正交分量的值；(3)采用nA級電子元件實現(xiàn)信號的反相、合成、驅動，確保輸出信號在μΑ級穩(wěn)定可靠，并且具有很好的零位誤差和熱穩(wěn)定性；(4)本實用新型采用由放大器、濾波器、AD637和A/D轉換器所組成的測量反饋電路，保證取樣信號實時反饋到微處理器，與觸摸屏操作向FPGA發(fā)出指令的給定環(huán)節(jié)構成閉環(huán)控制，保證輸出恒流恒壓，并且顯示于觸摸顯示屏。
【附圖說明】

[0020]圖1為本實用新型的整體框架連接示意圖；
[0021]圖2為圖1中信號合成電路的框架連接示意圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，數字分壓式互感器校驗儀整體檢定裝置，它包括發(fā)生器1、第一放大器
2、升流器3、取樣電流互感器4、升壓器5、取樣電壓互感器6、信號合成電路7、第二放大器8、微處理器9和觸摸顯示屏10，其中，微處理器9與發(fā)生器I連接，微處理器9將自動調節(jié)后的信號傳送給發(fā)生器I產生一工頻信號;所述發(fā)生器I采用數控工頻信號發(fā)生器。
[0023]發(fā)生器I與第一放大器2連接，發(fā)生器I將所述工頻信號傳送給第一放大器2，在第一放大器2中產生一預設電壓信號，第一放大器2分別與升流器3和升壓器5連接，第一放大器2將所述預設電壓信號傳送給升流器3和升壓器5;
[0024]升流器3與取樣電流互感器4連接，升流器3將第一放大器2送來的預設電壓信號生成一電流信號，并通過升流器3上的輸出端To和Tx輸出，取樣電流互感器4將所述電流信號變成取樣信號送到信號合成電路7;
[0025]升壓器5與取樣電壓互感器6連接，升壓器5將第一放大器2送來的預設電壓信號生成一電壓信號，并通過升壓器5上的輸出端a和X輸出，取樣電壓互感器6將所述電壓信號變成取樣信號送到信號合成電路7;
[0026]取樣電流互感器4和取樣電壓互感器6分別與信號合成電路7連接，信號合成電路7與第二放大器8連接，信號合成電路7將取樣電流互感器4或取樣電壓互感器6送來的取樣信號進行正交移相90度，然后再正交分壓；同時信號合成電路7將取樣電流互感器4或取樣電壓互感器6送來的取樣信號進行同相分壓，最后將同相分壓和正交分壓信號進行信號合成，并通過第二放大器8的輸出端K和D輸出；
[0027]微處理器9分別與第二放大器8、信號合成電路7和觸摸顯示屏10連接，通過在觸摸顯示屏10上操控微處理器9來對發(fā)生器1、第二放大器8、信號合成電路7發(fā)出指令，實現(xiàn)輸出信號的自動調節(jié)。
[0028]本實用新型還包括一個測量反饋電路，所述測量反饋電路由第三放大器11、濾波器12、AD637轉換器13和A/D轉換器14組成，第三放大器11與取樣電流互感器4和取樣電壓互感器6的輸出端連接，第三放大器11與濾波器12連接，濾波器12與AD637轉換器13連接，AD637轉換器13與A/D轉換器14連接，A/D轉換器14與微處理器9連接;測量反饋電路將取樣信號實時反饋到微處理器9，保證輸出為恒流恒壓信號。
[0029]如圖2，所述的信號合成電路7由跟隨器15、第一反相器16、第二反相器17、移相器18、反相調幅器19、第一分壓器20、第二分壓器21、第一繼電器22、第二繼電器23和加法器24;跟隨器15分別與第一反相器16和第二反相器17連接;取樣信號經跟隨器15驅動分別送到第一反相器16和第二反相器17;
[0030]第一反相器16通過第一繼電器22分別與兩個第一分壓器20連接，取樣信號經第一反相器16產生同相分量-f和同相分量+f，同相分量_f接到第一繼電器22的常開端，同相分量+f接到第一繼電器22的常閉端，同相分量±f由第一繼電器22分別選擇送到兩個第一分壓器20的電壓參考基準Vr ef端；
[0031]第二反相器17通過第二繼電器23依次與移相器18和反相調幅器19連接，反相調幅器19分別與兩個第二分壓器21連接，取樣信號經第二反相器17產生-&正交分量和+&正交分量，_&正交分量接到第二繼電器23的常開端，+&正交分量接到第二繼電器23的常閉端，土&正交分量由繼電器選擇送到移相器18移相90度產生正交分量，正交分量再經反相調幅器19進行反相和幅值調整，再送到兩個第二分壓器21的電壓參考基準Vref端；
[0032]第一分壓器20和第二分壓器21均與微處理器9連接，第一分壓器20和第二分壓器21均與加法器24連接，所述同相分量土f經過第一分壓器20、土&正交分量經過第二分壓器21后通過加法器24合成送到第二放大器8放大。
[0033]所述的第一分壓器20和第二分壓器21均由AD7545D/A轉換器25、運算放大器26、數據鎖存器27和地址譯碼器28組成，地址譯碼器28分別與數據鎖存器27和AD7545D/A轉換器25連接，數據鎖存器27與AD7545D/A轉換器25連接，AD754OT/A轉換器25與運算放大器26連接，微處理器9分別與數據鎖存器27、地址譯碼器28和AD7545D/A轉換器25連接，同相分量土f連接兩個第一分壓器20、±&正交分量連接兩個第二分壓器21可提高分壓的分辨率，AD7545D/A轉換器25在微處理器9的控制下將同相分量土 f和土&正交分量分解為D*Vref/224，其中D為O?224。
【主權項】
1.數字分壓式互感器校驗儀整體檢定裝置，其特征在于，它包括發(fā)生器、第一放大器、升流器、取樣電流互感器、升壓器、取樣電壓互感器、信號合成電路、第二放大器、微處理器和觸摸顯示屏，其中，微處理器與數控工頻信號發(fā)生器連接，微處理器將自動調節(jié)后的信號傳送給發(fā)生器產生一個工頻信號； 發(fā)生器與第一放大器連接，發(fā)生器將所述工頻信號傳送給第一放大器，在第一放大器中產生一個預設電壓信號，第一放大器分別與升流器和升壓器連接，第一放大器將所述預設電壓信號傳送給升流器和升壓器； 升流器與取樣電流互感器連接，升流器將第一放大器送來的預設電壓信號生成一個電流信號，并通過升流器上的輸出端To和Tx輸出，取樣電流互感器將所述電流信號變成取樣信號送到信號合成電路； 升壓器與取樣電壓互感器連接，升壓器將第一放大器送來的預設電壓信號生成一個電壓信號，并通過升壓器上的輸出端a和X輸出，取樣電壓互感器將所述電壓信號變成取樣信號送到信號合成電路； 取樣電流互感器和取樣電壓互感器分別與信號合成電路連接，信號合成電路與第二放大器連接，信號合成電路將取樣電流互感器或取樣電壓互感器送來的取樣信號進行正交移相90度，然后再正交分壓；同時信號合成電路將取樣電流互感器或取樣電壓互感器送來的取樣信號進行同相分壓，最后將同相分壓和正交分壓信號進行信號合成，并通過第二放大器的輸出端K和D輸出； 微處理器分別與第二放大器、信號合成電路和觸摸顯示屏連接，通過在觸摸顯示屏上操控微處理器來對發(fā)生器、第二放大器、信號合成電路發(fā)出指令，實現(xiàn)輸出信號的自動調-K-T O2.根據權利要求1所述的數字分壓式互感器校驗儀整體檢定裝置，其特征在于，還包括一個測量反饋電路，所述測量反饋電路由第三放大器、濾波器、AD637轉換器和A/D轉換器組成，第三放大器與取樣電流互感器和取樣電壓互感器的輸出端連接，第三放大器與濾波器連接，濾波器與AD637轉換器連接，AD637轉換器與A/D轉換器連接，A/D轉換器與微處理器連接;測量反饋電路將取樣信號實時反饋到微處理器，保證輸出為恒流恒壓信號。3.根據權利要求1所述的數字分壓式互感器校驗儀整體檢定裝置，其特征在于，所述的信號合成電路由跟隨器、第一反相器、第二反相器、移相器、反相調幅器、第一分壓器、第二分壓器、第一繼電器、第二繼電器和加法器;跟隨器分別與第一反相器和第二反相器連接；取樣信號經跟隨器驅動分別送到第一反相器和第二反相器； 第一反相器通過第一繼電器分別與兩個第一分壓器連接，取樣信號經第一反相器產生同相分量-f和同相分量+f，同相分量-f接到第一繼電器的常開端，同相分量+f接到第一繼電器的常閉端，同相分量±f由第一繼電器分別選擇送到兩個第一分壓器的電壓參考基準Vref 端； 第二反相器通過第二繼電器依次與移相器和反相調幅器連接，反相調幅器分別與兩個第二分壓器連接，取樣信號經第二反相器產生-&正交分量和+&正交分量，-&正交分量接到第二繼電器的常開端，+&正交分量接到第二繼電器的常閉端，土&正交分量由繼電器選擇送到移相器移相90度產生正交分量，正交分量再經反相調幅器進行反相和幅值調整，再送到兩個第二分壓器的電壓參考基準Vref端； 第一分壓器和第二分壓器均與微處理器連接，第一分壓器和第二分壓器均與加法器連接，所述同相分量土 f經過第一分壓器、土 &正交分量經過第二分壓器后通過加法器合成送到第二放大器放大。4.根據權利要求3所述的數字分壓式互感器校驗儀整體檢定裝置，其特征在于，所述的第一分壓器和第二分壓器均由AD7545D/A轉換器、運算放大器、數據鎖存器和地址譯碼器組成，地址譯碼器分別與數據鎖存器和AD7545D/A轉換器連接，數據鎖存器與AD7545D/A轉換器連接，AD754f5D/A轉換器與運算放大器連接，微處理器分別與數據鎖存器、地址譯碼器和AD7545D/A轉換器連接，同相分量±f連接兩個第一分壓器、土 &正交分量連接兩個第二分壓器可提高分壓的分辨率，AD754f5D/A轉換器在微處理器的控制下將同相分量±f^P±&正交分量分解為D*Vref/224，其中D為O?224。5.根據權利要求1所述的數字分壓式互感器校驗儀整體檢定裝置，其特征在于，所述的發(fā)生器為數控工頻信號發(fā)生器，其采用放大器采用具有過流、過熱、過壓保護的OPA集成放大器組成。
【文檔編號】G01R35/02GK205720627SQ201620305227
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】馬斌, 王建國, 孫濤, 韓海洲, 馬娟, 郭心遠, 智永紅, 段新華
【申請人】太原山互科技有限公司