一種自動(dòng)識(shí)別信號(hào)類型的真有效值交直流電壓測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動(dòng)識(shí)別信號(hào)類型的真有效值交直流電壓測(cè)量方法，包括：被測(cè)交直流信號(hào)加到輸入分壓及緩沖器（1）的輸入端上，經(jīng)阻抗變換，輸出低阻抗信號(hào)至電平平移電路（2）及過(guò)零同步電路（4）；由電平平移電路（2）的輸出的模擬信號(hào)進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器（3）的模擬輸入端，轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號(hào)送入微處理器（5）內(nèi)；A/D轉(zhuǎn)換器（3）的參考電壓輸出接到電平平移電路（2）的參考電壓輸入端上，用于確定參考零電平抬升后的新參考電平點(diǎn)；（3）微處理器（5）通過(guò)內(nèi)置測(cè)量控制軟件對(duì)過(guò)零同步電路（4）輸出的同步脈沖進(jìn)行檢測(cè)；測(cè)量結(jié)果由顯示接口和通信接口送出。本發(fā)明自動(dòng)識(shí)別交流、直流、混合交直流類型，自動(dòng)測(cè)量交流電壓真有效值、直流電壓值和混合交直流電壓真有效值。
【專利說(shuō)明】一種自動(dòng)識(shí)別信號(hào)類型的真有效值交直流電壓測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種交直流電流信號(hào)測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來(lái)說(shuō)涉及一種真有效值交直流電壓測(cè)量方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]對(duì)于交直流電壓真有效值的測(cè)量，通常使用的方法是:根據(jù)被測(cè)電壓類型的不同，將被測(cè)電壓手動(dòng)切換至對(duì)應(yīng)的交流或直流輸入通道來(lái)進(jìn)行測(cè)量。在自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)中，如果被測(cè)電壓的類型未知，人工判斷切換的介入將直接降低測(cè)量系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。同時(shí)，若被測(cè)電壓為混合交直流電壓，使用現(xiàn)有測(cè)量方法的過(guò)程將更為繁瑣，且難以獲得全面的測(cè)量參數(shù)。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決上述缺點(diǎn)而提供的一種自動(dòng)識(shí)別交流、直流、混合交直流類型，自動(dòng)測(cè)量交流電壓真有效值、直流電壓值和混合交直流電壓真有效值的自動(dòng)識(shí)別信號(hào)類型的真有效值交直流電壓測(cè)量方法。
[0006]本發(fā)明的一種自動(dòng)識(shí)別信號(hào)類型的真有效值交直流電壓測(cè)量方法，包括如下步驟:
(O被測(cè)交直流信號(hào)加到輸入分壓及緩沖器I的輸入端上，經(jīng)分壓電路降壓及緩沖器阻抗變換，輸出滿足后續(xù)電路幅度要求的低阻抗信號(hào)至電平平移電路2及過(guò)零同步電路4 ；電平平移電路2把參考零電平由零值抬升至A/D轉(zhuǎn)換器3輸入范圍的中點(diǎn)位置上，以滿足目前普遍使用的單電源A/D轉(zhuǎn)換器的要求；過(guò)零同步電路4用于提取交流部分的過(guò)零信號(hào)，生成同步脈沖信號(hào)，其輸出接至微處理器5的同步檢測(cè)口上；
(2 )由電平平移電路2的輸出的模擬信號(hào)進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器3的模擬輸入端，在A/D轉(zhuǎn)換器3內(nèi)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換器3的數(shù)字接口，經(jīng)相連的微處理器5的A/D轉(zhuǎn)換器接口，送入微處理器5內(nèi)；A/D轉(zhuǎn)換器3的參考電壓輸出接到電平平移電路2的參考電壓輸入端上，用于確定參考零電平抬升后的新參考電平點(diǎn)；
(3)微處理器5通過(guò)內(nèi)置測(cè)量控制軟件對(duì)過(guò)零同步電路4輸出的同步脈沖進(jìn)行檢測(cè)；根據(jù)同步脈沖特征，對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器3進(jìn)行操作并采集瞬時(shí)電壓；由瞬時(shí)電壓值可計(jì)算出電壓平均值和電壓真有效值；經(jīng)進(jìn)一步的分析判斷和數(shù)據(jù)處理，最終得到被測(cè)信號(hào)電壓的類型(交流、直流或混合交直流)、交流電壓真有效值、交流電壓峰峰值、交流頻率、直流電壓值、直流極性和混合交直流電壓真有效值等各種參數(shù)值；測(cè)量結(jié)果由顯示接口和通信接口送出。
[0007]上述的一種自動(dòng)識(shí)別信號(hào)類型的真有效值交直流電壓測(cè)量方法，其中:測(cè)量控制軟件固化于微處理器5中，測(cè)量控制軟件由初始化模塊、過(guò)零同步脈沖檢測(cè)模塊、A/D采樣模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和測(cè)量結(jié)果判別及生成模塊組成；初始化模塊對(duì)微處理器5的內(nèi)外部資源進(jìn)行初始化，根據(jù)控制軟件實(shí)現(xiàn)的功能和要求的工作狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘、定時(shí)器、中斷、內(nèi)存、I/O 口、總線、A/D轉(zhuǎn)換器和變量等進(jìn)行配置，以建立軟硬件的運(yùn)行環(huán)境。該模塊在微處理器5上電后開始運(yùn)行；過(guò)零同步脈沖檢測(cè)模塊用于檢測(cè)是否存在過(guò)零同步脈沖，若檢測(cè)到過(guò)零同步脈沖，則對(duì)同步周期進(jìn)行精確測(cè)量；A/D采樣模塊對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器3進(jìn)行控制和采樣操作，根據(jù)過(guò)零同步脈沖的特征，A/D采樣模塊在對(duì)采樣時(shí)間間隔、采樣周期進(jìn)行設(shè)置后采集電壓瞬時(shí)值；數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)A/D采樣模塊采集的電壓瞬時(shí)值進(jìn)行計(jì)算處理，以得到輸入電壓的平均值和有效值；測(cè)量結(jié)果判別及生成模塊對(duì)已獲得的各測(cè)量和計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷，最終得到被測(cè)電壓的類型(交流、直流或混合交直流)、交流電壓真有效值、交流電壓峰峰值、交流頻率、直流電壓值、直流極性和混合交直流電壓真有效值等各種參數(shù)值。測(cè)量結(jié)果由顯示接口和通信接口送出。
[0008]測(cè)量控制軟件在微處理器5在上電后進(jìn)行初始化，對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘、定時(shí)器、中斷、內(nèi)存、I/O 口、總線、A/D轉(zhuǎn)換器和變量等進(jìn)行配置；在軟硬件的運(yùn)行環(huán)境建立好后，首先對(duì)過(guò)零同步脈沖進(jìn)行檢測(cè)；若未檢測(cè)到過(guò)零同步脈沖，說(shuō)明輸入信號(hào)無(wú)交流分量，輸入信號(hào)類型為直流。對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器采集的若干電壓瞬時(shí)值進(jìn)行平均值計(jì)算，計(jì)算結(jié)果即為包含極性的直流電壓值。最后將測(cè)量結(jié)果(被測(cè)信號(hào)類型為直流)和測(cè)量參數(shù)(包含極性的直流電壓值)送顯示和通信口。然后返回到檢測(cè)過(guò)零同步脈沖處再進(jìn)行下一次測(cè)量；若檢測(cè)到過(guò)零同步脈沖，則通過(guò)定時(shí)器中斷測(cè)量同步周期。設(shè)測(cè)得周期為T，軟件預(yù)設(shè)每周期采樣數(shù)為N，則以T/N為采樣時(shí)間間隔，在過(guò)零同步脈沖下降沿到來(lái)時(shí)立即啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行連續(xù)采樣并對(duì)采集到的瞬時(shí)電壓值進(jìn)行存儲(chǔ)；設(shè)單個(gè)周波(兩個(gè)過(guò)零同步脈沖下降沿之間)采集的瞬時(shí)電壓值為^、^…!!,，按交流電壓真有效值的離散化計(jì)算公式:
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)識(shí)別信號(hào)類型的真有效值交直流電壓測(cè)量方法，包括如下步驟: (1)被測(cè)交直流信號(hào)加到輸入分壓及緩沖器(I)的輸入端上，經(jīng)分壓電路降壓及緩沖器阻抗變換，輸出滿足后續(xù)電路幅度要求的低阻抗信號(hào)至電平平移電路(2)及過(guò)零同步電路(4);電平平移電路(2)把參考零電平由零值抬升至A/D轉(zhuǎn)換器(3)輸入范圍的中點(diǎn)位置上；過(guò)零同步電路(4)用于提取交流部分的過(guò)零信號(hào)，生成同步脈沖信號(hào)，其輸出接至微處理器5的同步檢測(cè)口上； (2)由電平平移電路(2)的輸出的模擬信號(hào)進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器(3)的模擬輸入端，在A/D轉(zhuǎn)換器(3)內(nèi)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換器(3)的數(shù)字接口，經(jīng)相連的微處理器(5)的A/D轉(zhuǎn)換器接口，送入微處理器(5)內(nèi)；A/D轉(zhuǎn)換器(3)的參考電壓輸出接到電平平移電路(2)的參考電壓輸入端上，用于確定參考零電平抬升后的新參考電平占.(3)微處理器(5)通過(guò)內(nèi)置測(cè)量控制軟件對(duì)過(guò)零同步電路(4)輸出的同步脈沖進(jìn)行檢測(cè)；根據(jù)同步脈沖特征，對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器(3)進(jìn)行操作并采集瞬時(shí)電壓；由瞬時(shí)電壓值可計(jì)算出電壓平均值和電壓真有效 值；經(jīng)進(jìn)一步的分析判斷和數(shù)據(jù)處理，最終得到被測(cè)信號(hào)電壓的類型、交流電壓真有效值、交流電壓峰峰值、交流頻率、直流電壓值、直流極性和混合交直流電壓真有效值等各種參數(shù)值；測(cè)量結(jié)果由顯示接口和通信接口送出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)識(shí)別信號(hào)類型的真有效值交直流電壓測(cè)量方法，其中:測(cè)量控制軟件固化于微處理器(5)中，測(cè)量控制軟件由初始化模塊、過(guò)零同步脈沖檢測(cè)模塊、A/D采樣模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和測(cè)量結(jié)果判別及生成模塊組成；初始化模塊對(duì)微處理器(5)的內(nèi)外部資源進(jìn)行初始化，根據(jù)控制軟件實(shí)現(xiàn)的功能和要求的工作狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘、定時(shí)器、中斷、內(nèi)存、I/O 口、總線、A/D轉(zhuǎn)換器和變量等進(jìn)行配置，以建立軟硬件的運(yùn)行環(huán)境；該模塊在微處理器(5)上電后開始運(yùn)行；過(guò)零同步脈沖檢測(cè)模塊用于檢測(cè)是否存在過(guò)零同步脈沖，若檢測(cè)到過(guò)零同步脈沖，則對(duì)同步周期進(jìn)行精確測(cè)量;A/D采樣模塊對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器(3)進(jìn)行控制和采樣操作，根據(jù)過(guò)零同步脈沖的特征，A/D采樣模塊在對(duì)采樣時(shí)間間隔、采樣周期進(jìn)行設(shè)置后采集電壓瞬時(shí)值；數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)A/D采樣模塊采集的電壓瞬時(shí)值進(jìn)行計(jì)算處理，以得到輸入電壓的平均值和有效值；測(cè)量結(jié)果判別及生成模塊對(duì)已獲得的各測(cè)量和計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷，最終得到被測(cè)電壓的類型、交流電壓真有效值、交流電壓峰峰值、交流頻率、直流電壓值、直流極性和混合交直流電壓真有效值等各種參數(shù)值；測(cè)量結(jié)果由顯示接口和通信接口送出； 測(cè)量控制軟件在微處理器(5)在上電后進(jìn)行初始化，對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘、定時(shí)器、中斷、內(nèi)存、I/O 口、總線、A/D轉(zhuǎn)換器和變量進(jìn)行配置；在軟硬件的運(yùn)行環(huán)境建立好后，首先對(duì)過(guò)零同步脈沖進(jìn)行檢測(cè)；若未檢測(cè)到過(guò)零同步脈沖，說(shuō)明輸入信號(hào)無(wú)交流分量，輸入信號(hào)類型為直流；對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器采集的若干電壓瞬時(shí)值進(jìn)行平均值計(jì)算，計(jì)算結(jié)果即為包含極性的直流電壓值；最后將測(cè)量結(jié)果和測(cè)量參數(shù)送顯示和通信口 ；然后返回到檢測(cè)過(guò)零同步脈沖處再進(jìn)行下一次測(cè)量；若檢測(cè)到過(guò)零同步脈沖，則通過(guò)定時(shí)器中斷測(cè)量同步周期；設(shè)測(cè)得周期為T，軟件預(yù)設(shè)每周期采樣數(shù)為N，則以T/N為采樣時(shí)間間隔，在過(guò)零同步脈沖下降沿到來(lái)時(shí)立即啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行連續(xù)采樣并對(duì)采集到的瞬時(shí)電壓值進(jìn)行存儲(chǔ)；設(shè)單個(gè)周波采集的瞬時(shí)電壓值為Upivun，按交流電壓真有效值的離散化計(jì)算公式:
【文檔編號(hào)】G01R19/25GK103743944SQ201410019942
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】沈力, 丁朋, 胡鵬飛, 韓鋒, 龍波, 楊楠 申請(qǐng)人:貴州省計(jì)量測(cè)試院