專利名稱：一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及接地裝置的現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)測(cè)試領(lǐng)域，更具體的說(shuō)涉及一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，其基于異頻法進(jìn)行測(cè)量，并可有效地對(duì)變電站或者發(fā)電廠中的接地裝置進(jìn)行參數(shù)測(cè)量。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的接地裝置測(cè)量用設(shè)備，主要由工頻萬(wàn)用表和電流夾鉗組成?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，首先用電流夾鉗夾在測(cè)試回路的電流線上讀取待測(cè)量的工頻電流，同時(shí)還將工頻萬(wàn)用表的電壓端子連接在電壓線上，從而讀取測(cè)試電流產(chǎn)生的電位差，通過(guò)萬(wàn)用表上讀取到的工頻電壓和電流值，手動(dòng)計(jì)算接地裝置的工頻電阻。由于運(yùn)行中的變電站或發(fā)電廠，存在包括工頻干擾在內(nèi)的多種干擾信號(hào)；而傳統(tǒng)工頻測(cè)量?jī)x器測(cè)量到的電壓和電流值，其都疊加了工頻干擾信號(hào)，這就導(dǎo)致測(cè)量到的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，影響了最終的計(jì)算結(jié)果。因此基于工頻信號(hào)測(cè)量的萬(wàn)用表，只能在變電站或發(fā)電廠停電的情況下，才能用于接地裝置的測(cè)量，非常不方便。目前出現(xiàn)的基于異頻法測(cè)量的萬(wàn)用表，其至少存在如下缺陷一、濾波性能一般，無(wú)法有效過(guò)濾各種干擾信號(hào)；二、選頻性能單一，只能固定選擇一個(gè)或兩個(gè)測(cè)量頻率，不具備線性度，測(cè)量結(jié)果無(wú)法經(jīng)過(guò)換算反映工頻下的真實(shí)狀況；三、功能少，很多數(shù)據(jù)都需要進(jìn)行手動(dòng)換算。因此，現(xiàn)有電力行業(yè)中應(yīng)用于接地裝置測(cè)量的萬(wàn)用表，都不太完善，不能準(zhǔn)確、方便和全面地測(cè)量接地裝置的特性參數(shù)。有鑒于此，本發(fā)明人針對(duì)電力行業(yè)中現(xiàn)有萬(wàn)用表的上述缺陷深入研究，遂有本案產(chǎn)生。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，以解決現(xiàn)有接地裝置測(cè)量中信號(hào)測(cè)量設(shè)備具有抗干擾能力弱、濾波性能差、選頻性能單一以及功能少的缺陷。為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，其中，包括電壓信號(hào)輸入板，具有電壓端子、信號(hào)隔離模塊以及電壓濾波模塊，該電壓端子采集接地裝置特性參數(shù)測(cè)量回路兩端的異頻電壓信號(hào)，并依次經(jīng)由信號(hào)隔離模塊和電壓濾波模塊進(jìn)行信號(hào)隔離和濾波處理； 測(cè)量處理板，具有電流信號(hào)采集模塊、電流濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微處理器以及存儲(chǔ)模塊，該電流信號(hào)采集模塊采集注入接地裝置的異頻電流信號(hào)并經(jīng)電流濾波模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊而傳輸至微處理器分析計(jì)算，并由存儲(chǔ)模塊進(jìn)行記錄存儲(chǔ)；該電壓濾波模塊亦通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊而與微處理器相連；[0015]輸出顯示模塊，與微處理器相連并進(jìn)行測(cè)試結(jié)果顯示；電源模塊，用于存儲(chǔ)電能并為電壓信號(hào)輸入板、測(cè)量處理板以及輸出顯示模塊供給電能。進(jìn)一步，該測(cè)量處理板還具有USB數(shù)據(jù)傳輸單元，該輸出顯示模塊則具有IXD液晶顯示屏、USB接口以及可以外接示波器的BNC接口。進(jìn)一步，該測(cè)量處理板內(nèi)還具有時(shí)鐘同步模塊，該時(shí)鐘同步模塊與微處理器相連。進(jìn)一步，該電源模塊具有電源接口模塊、充電電路控制模塊、蓄電池模塊以及起控制作用的可控電源模塊，該電源接口模塊通過(guò)充電電路控制模塊而與蓄電池模塊相連。進(jìn)一步，該電壓信號(hào)輸入板還具有模擬人體電阻模塊，該模擬電阻模塊與電壓端子相連而進(jìn)行接觸電壓和跨步電壓的輔助測(cè)試。 進(jìn)一步，該多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表還包括鍵盤輸入模塊。進(jìn)一步，該電壓濾波模塊和電流濾波模塊均采用數(shù)字帶通濾波器。進(jìn)一步，該微處理器為ARM處理器。進(jìn)一步，該電流信號(hào)采集模塊采用柔性電流線圈。采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型涉及的一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，其通過(guò)電壓信號(hào)輸入板并聯(lián)接到接地裝置特性參數(shù)測(cè)量回路的電壓極和接地引下線以進(jìn)行異頻電壓信號(hào)采集，電流信號(hào)采集模塊則采集測(cè)量回路中注入的異頻電流信號(hào)，該異頻電壓信號(hào)和異頻電流信號(hào)分別經(jīng)過(guò)各自濾波處理后，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后，送入微處理器進(jìn)行分析處理和計(jì)算，然后將測(cè)量得到的電壓、電流、相位信息以及計(jì)算得到的阻抗值實(shí)時(shí)通過(guò)輸出顯示模塊顯示出來(lái)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型能有效避免現(xiàn)場(chǎng)工頻以及各種雜散信號(hào)的干擾，并且具有選頻性能優(yōu)異、功能全面以及操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。

圖I為本實(shí)用新型涉及一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表的內(nèi)部原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型涉及一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表的外部連接關(guān)系示意圖。圖中電壓信號(hào)輸入板A測(cè)量處理板B輸出顯示模塊C電源模塊D模擬人體電阻模塊I電壓端子2信號(hào)隔離模塊3電壓濾波模塊4FLUKE 模塊5ROGOffSKI 模塊I電流濾波模塊6、8A/D轉(zhuǎn)換模塊9微處理器10時(shí)鐘同步模塊11存儲(chǔ)模塊12USB數(shù)據(jù)傳輸單元13示波器輸出單元14可控電源模塊15電源接口模塊16充電電路控制模塊17蓄電池模塊18LCD液晶顯示屏21鍵盤輸入模塊22USB接口23示波器BNC接口24充電電源25[0042]電壓輸入接口26電流輸入接口27USB 接口28BNC 接口29R0G0WSKI 線圈30FLUKE 線圈31LCD 屏幕32鍵盤33。為了進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。如圖I所示，其示出的為本實(shí)用新型涉及一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表的較佳實(shí)施例，該多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表包括電壓信號(hào)輸入板A、測(cè)量處理板B、輸出顯示模塊C以及電源模塊D，其中該電壓信號(hào)輸入板A，具有電壓端子2、信號(hào)隔離模塊3以及電壓濾波模塊4，該電壓端子2采集接地裝置特性參數(shù)測(cè)量回路兩端的異頻電壓信號(hào)，并依次經(jīng)由信號(hào)隔離模塊3和電壓濾波模塊4進(jìn)行信號(hào)隔離和濾波處理；其主要的作用是實(shí)現(xiàn)異頻電壓信號(hào)的采集和隔離、濾波的初步處理；優(yōu)選地，該電壓信號(hào)輸入板A還具有模擬人體電阻模塊1，該模擬電阻模塊與電壓端子2相連，從而進(jìn)行接觸電壓和跨步電壓的輔助測(cè)試。該測(cè)量處理板B，具有電流信號(hào)采集模塊、電流濾波模塊6和8、A/D轉(zhuǎn)換模塊9、微處理器10以及存儲(chǔ)模塊12，該電流信號(hào)采集模塊采用柔性電流線圈，其具體包括FLUKE模塊5以及R0G0WSKI模塊7，同時(shí)該電流濾波模塊6、8亦包括兩個(gè)，該電流信號(hào)采集模塊采集注入接地裝置的異頻電流信號(hào)并經(jīng)電流濾波模塊6、8和A/D轉(zhuǎn)換模塊9而傳輸至微處理器10分析計(jì)算，并由存儲(chǔ)模塊12進(jìn)行記錄存儲(chǔ)；該電壓濾波模塊4亦通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊9而與微處理器10相連；該測(cè)量處理板B的主要作用是實(shí)現(xiàn)異頻電流信號(hào)的采集、數(shù)據(jù)分析計(jì)算和記錄存儲(chǔ)；另外，該測(cè)量處理板B內(nèi)還具有與微處理器10相連的時(shí)鐘同步模塊11 ;該微處理器10則采用ARM處理器；該電壓濾波模塊4和電流濾波模塊6、8均采用數(shù)字帶通濾波器，從而具有較佳的濾波性能；該輸出顯示模塊C，與微處理器10相連并進(jìn)行測(cè)試結(jié)果顯示；具體的，該輸出顯示模塊C具有IXD液晶顯示屏21、USB接口 23以及示波器BNC接口 24，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果和分析結(jié)果的直觀顯示以及歷史記錄的下載分析；當(dāng)然為了讓微處理器10與輸出顯示模塊C能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，該測(cè)量處理板B還具有USB數(shù)據(jù)傳輸單元13和可外接示波器輸出單元14，該USB數(shù)據(jù)傳輸單元13設(shè)置在微處理器10與輸出顯示模塊C之間；該示波器輸出單元14位于電流濾波模塊8與示波器BNC接口 24之間。該電源模塊D，用于存儲(chǔ)電能并為電壓信號(hào)輸入板A、測(cè)量處理板B以及輸出顯示模塊C供給電能。具體的，在本實(shí)施例中，該電源模塊D具有電源接口模塊16、充電電路控制模塊17、蓄電池模塊18以及起控制作用的可控電源模塊15，該電源接口模塊16通過(guò)充電電路控制模塊17而與蓄電池模塊18相連。另外，優(yōu)選地，該多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表還包括鍵盤輸入模塊22，該鍵盤輸入模塊22可以由全字母多功能鍵盤組成，從而實(shí)現(xiàn)功能的切換以及操作者指令的輸入。這樣，本實(shí)用新型涉及的一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，其通過(guò)電壓信號(hào)輸入板A并聯(lián)接到接地裝置特性參數(shù)測(cè)量回路的電壓極和接地引下線以進(jìn)行異頻電壓信號(hào)采集，電流信號(hào)采集模塊則采集測(cè)量回路中注入的異頻電流信號(hào)，該異頻電壓信號(hào)和異頻電流信號(hào)分別經(jīng)過(guò)各自濾波處理后，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊9轉(zhuǎn)換后，送入微處理器10進(jìn)行分析處理和計(jì)算，然后將測(cè)量得到的電壓、電流、相位信息以及計(jì)算得到的阻抗值實(shí)時(shí)通過(guò)輸出顯示模塊C顯示出來(lái)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型能有效避免現(xiàn)場(chǎng)工頻以及各種雜散信號(hào)的干擾，并且具有選頻性能優(yōu)異、功能全面以及操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。如圖2所示，下面以阻抗測(cè)試為例，來(lái)介紹測(cè)試的整個(gè)過(guò)程，其具體包括如下步驟I)將多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表電壓輸入接口 26接到信號(hào)源的電壓輸出端子上，將萬(wàn)用表用配套的柔性電流線圈接入電流輸入接口 27并纏繞到信號(hào)源電流回路(單相)上；當(dāng) 然其在需要時(shí)，需通過(guò)充電電源25而與外界電源相連；2)設(shè)置信號(hào)源的頻率、電壓、電流、相位等參數(shù)值，然后給多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表施加不同頻率的電壓和電流信號(hào)；3)通過(guò)鍵盤33，選擇鍵盤模式、頻率、電壓量程、電流量程、對(duì)應(yīng)線圈類型等以匹配信號(hào)源相關(guān)設(shè)置，其中，電壓和電流量程支持自動(dòng)或手動(dòng)切換；4)通過(guò)鍵盤33上的輸入阻抗切換按鍵，可在電壓輸入時(shí)選擇I MQ或者1.5kQ輸入阻抗切換。選擇I MQ檔位時(shí)測(cè)量開(kāi)路電壓，在I. 5kQ檔位時(shí)模擬人體電阻測(cè)量接觸電壓和跨步電壓；5)記錄液晶屏幕21此時(shí)顯示的電壓、電流、相位以及阻抗值(復(fù)數(shù)和模值形式)；6)選擇對(duì)稱于工頻50Hz的不同頻率，重復(fù)步驟2)到步驟5)，然后根據(jù)下列公式，即可得出工頻狀態(tài)下的阻抗值；根據(jù)歐姆定律，阻抗的計(jì)算公式為Z=U/I。實(shí)踐研究表明接地阻抗測(cè)試值在工頻附近較小頻率變化范圍內(nèi)的變化可以認(rèn)為是線性的，而通常在測(cè)試過(guò)程中以兩個(gè)對(duì)稱于工頻50Hz的頻率(例如，47Hz和53Hz )的測(cè)試結(jié)果為一組，取算術(shù)平均值即可等效為工頻下的接地阻抗，公式為
^50 = (^+7 + Z53)/2。此外，本實(shí)用新型一方面可通過(guò)鍵盤33，選擇頻率為工頻，讀取此時(shí)IXD屏幕32上的電壓值，即為現(xiàn)場(chǎng)工頻干擾電壓值；另一方面可按照阻抗測(cè)量要求施加試驗(yàn)電流，通過(guò)鍵盤33選擇正確的測(cè)量頻率、量程后，并使用配套的柔性線圈(FLUKE線圈31或R0G0WSKI線圈30)，直接纏繞在需要測(cè)量的避雷線、金屬管路等線路上，讀取此時(shí)LCD屏幕32上顯示的電流值，即為相應(yīng)線路的分流值。本實(shí)用新型在測(cè)試時(shí)，按圖2的電壓輸入接口 26并聯(lián)接入標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源的電壓回路，電流輸入接口 27使用FLUKE線圈31或者R0G0WSKI線圈30纏繞標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源輸出電流回路，采集異頻電壓和電流信號(hào)，通過(guò)鍵盤模塊22的功能選擇、切換，對(duì)異頻電壓和電流信號(hào)進(jìn)行信號(hào)隔離模塊3、濾波模塊4和6或8的處理，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊9轉(zhuǎn)換后，送入微處理器10進(jìn)行分析處理和計(jì)算，然后將測(cè)量到的電壓、電流、相位信息以及計(jì)算得到的阻抗值實(shí)時(shí)顯示到輸出顯示模塊的LCD屏幕32上，阻抗值包括復(fù)數(shù)和模值兩種形式。此外，支持通過(guò)USB接口 28進(jìn)行數(shù)據(jù)下載分析和BNC接口 29外接示波器查看波形。本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于[0067]一是基于變頻技術(shù)的原理，能有效避免現(xiàn)場(chǎng)工頻及各種雜散信號(hào)干擾；二是采用高質(zhì)量數(shù)字帶通濾波器，具有優(yōu)異的選頻濾波性能；三是測(cè)量頻率范圍廣，線性度高，可以測(cè)試40Hz 69Hz之間不同頻率的電壓和電流號(hào);四是功能全面、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量直觀方便，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的異頻電壓、電流信號(hào)采樣協(xié)助測(cè)量接地裝置的各種特性參數(shù)以及分流和工頻干擾量，便于進(jìn)行接地裝置運(yùn)行狀態(tài)的綜合評(píng)估；五是采用大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和USB數(shù)據(jù)傳輸單元，便于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和后期分析比較；六是配備BNC接頭，便于外接示波器查看波形； 七是采用續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)的鉛酸蓄電池供電，待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，便于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。上述實(shí)施例和圖式并非限定本實(shí)用新型的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實(shí)用新型的專利范疇。
權(quán)利要求1.一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，其特征在于，包括 電壓信號(hào)輸入板，具有電壓端子、信號(hào)隔離模塊以及電壓濾波模塊，該電壓端子采集接地裝置特性參數(shù)測(cè)量回路兩端的異頻電壓信號(hào)，并依次經(jīng)由信號(hào)隔離模塊和電壓濾波模塊進(jìn)行信號(hào)隔離和濾波處理； 測(cè)量處理板，具有電流信號(hào)采集模塊、電流濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微處理器以及存儲(chǔ)模塊，該電流信號(hào)采集模塊采集注入接地裝置的異頻電流信號(hào)并經(jīng)電流濾波模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊而傳輸至微處理器分析計(jì)算，并由存儲(chǔ)模塊進(jìn)行記錄存儲(chǔ)；該電壓濾波模塊亦通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊而與微處理器相連； 輸出顯示模塊，與微處理器相連并進(jìn)行測(cè)試結(jié)果顯示； 電源模塊，用于存儲(chǔ)電能并為電壓信號(hào)輸入板、測(cè)量處理板以及輸出顯示模塊供給電倉(cāng)泛。
2.如權(quán)利要求I所述的一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，其特征在于，該測(cè)量處理板還具有USB數(shù)據(jù)傳輸單元，該輸出顯示模塊則具有LCD液晶顯示屏、USB接口以及可外接示波器的BNC 接口。
3.如權(quán)利要求I所述的一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，其特征在于，該測(cè)量處理板內(nèi)還具有時(shí)鐘同步模塊，該時(shí)鐘同步模塊與微處理器相連。
4.如權(quán)利要求I所述的一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，其特征在于，該電源模塊具有電源接口模塊、充電電路控制模塊、蓄電池模塊以及起控制作用的可控電源模塊，該電源接口模塊通過(guò)充電電路控制模塊而與蓄電池模塊相連。
5.如權(quán)利要求I所述的一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，其特征在于，該電壓信號(hào)輸入板還具有模擬人體電阻模塊，該模擬電阻模塊與電壓端子相連而進(jìn)行接觸電壓和跨步電壓的輔助測(cè)試。
6.如權(quán)利要求I所述的一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，其特征在于，該多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表還包括鍵盤輸入模塊。
7.如權(quán)利要求I所述的一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，其特征在于，該電壓濾波模塊和電流濾波模塊均采用數(shù)字帶通濾波器。
8.如權(quán)利要求I所述的一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，其特征在于，該微處理器為ARM處理器。
9.如權(quán)利要求I所述的一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，其特征在于，該電流信號(hào)采集模塊采用柔性電流線圈。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種多功能可調(diào)頻萬(wàn)用表，包括電壓信號(hào)輸入板，具有電壓端子、信號(hào)隔離模塊以及電壓濾波模塊，該電壓端子采集接地裝置特性參數(shù)測(cè)量回路兩端的異頻電壓信號(hào)并進(jìn)行信號(hào)隔離和濾波處理；測(cè)量處理板，具有電流信號(hào)采集模塊、電流濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微處理器以及存儲(chǔ)模塊，該電流信號(hào)采集模塊采集注入接地裝置的異頻電流信號(hào)并傳輸至微處理器分析計(jì)算而由存儲(chǔ)模塊進(jìn)行記錄存儲(chǔ)；輸出顯示模塊，與微處理器相連并進(jìn)行測(cè)試結(jié)果顯示；電源模塊，用于存儲(chǔ)電能并為電壓信號(hào)輸入板、測(cè)量處理板以及輸出顯示模塊供給電能。本實(shí)用新型能有效避免現(xiàn)場(chǎng)工頻以及各種雜散信號(hào)的干擾，并且具有選頻性能優(yōu)異、功能全面以及操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R15/12GK202393803SQ20112050769
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者林陽(yáng)坡, 郭翔, 陳耀高 申請(qǐng)人:廈門紅相電力設(shè)備股份有限公司