CN102116814A - 一种多功能集成的电子测量方法及测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多功能集成的电子测量方法，该方法将回路阻抗测量、漏电保护器测量、三相电相序测量、绝缘电阻测量、导通低电阻测量、电压测量集成实现，采用中小规模模拟电路集成高速单片机及高速模数转换器开发模式构建硬件平台，采用MCU前后台系统开发模式构建软件平台；硬件平台提供各项功能测量所需的模拟信号，使信号符合模数转换要求，并将模拟信号转换为数据信号，将该数字信号通过逻辑控制输出后进入模拟数模转换芯片的模拟后端从而产生所需的模拟信号；软件平台通过程序实现多功能测量的集成模块设计，并实现所有功能在所述MCU前后台系统的调用，并优化实现对所有功能的正常调用。本发明还提供一种实现该方法的测量装置。

Description

一种多功能集成的电子测量方法及测量装置

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种多功能集成的电子测量方法，更涉及一种实现该方法的测量装置。

背景技术

仪器仪表是信息产业的源头和组成部分，其发展水平是国家科技水平和综合国力的重要体现。电子测量仪器应用最宽最广，国民经济各部门无论是生产线改造，老产品的更新换代，新产品的开发，都离不开电子测量仪器的支持。电子测量领域已经公开了很多基于不同原理和不同用途的电子测量方法，如今随着我国电力工业的快速发展电器设备预防性是保障电力系统安全运行和维护工作中的重要环节，有效检测仪器或材料的导电与绝缘及其供电状态需要高效简洁的电子测量方法，更需要一种功能多样、结构简单且操作方便的电子测量仪器。

我国电子测量仪器市场已经成为世界上最具有潜力的电子测量仪器市场之一。展望未来几年，由于我国经济发展形成的巨大需求，电子测量仪器的国内市场仍将呈高速发展的趋势，特别是数字电视和通信市场的高速发展，使我国电子测量仪器行业面临着巨大的挑战和机遇。目前，各种电子测量方法都可以实现并通过仪器应用于不同需要的设备或材料检测，当需要进行多项电子测量时，需要选取不同功能的各种不同电子测量仪器，无法把不同的功能测量集成于一种仪器上，使其测量过程比较繁琐，给测量带来很多不便，且多个单一功能的测量仪器不但造价昂贵而且携带不便。

目前电子测量仪器广泛应用于各行各业，各种电子测量任务多种多样，要求电子检测人员携带多种电子测量仪器重复使用来测得不同功能和应用的电子测量值，单一功能的测量仪器因其功能单一对应造成测量过程大量使用不同仪器，因而造成检测人员测量操作过程繁冗复杂，携带过程中不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能集成的电子测量方法，将回路阻抗测量、漏电保护器测量、三相电相序测量、绝缘电阻测量、导通低电阻测量、电压测量集成实现，本发明的又一目的在于提供一种实现该方法的测量装置，通过软硬件协作实现各功能控制。

为有效解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种多功能集成的电子测量方法，其方法包括以下步骤：

(1)采用中小规模模拟电路集成高速单片机及高速模数转换器开发模式集成高速数字系统构建硬件平台，采用MCU前后台系统开发模式配置低通信号传输通道及数据转换虚拟接口构建软件平台。

所述硬件平台的硬件构成设置有模拟测量、模拟数据采样、模数转换、数字信号控制、逻辑控制、数据采集、信号输出、CPU及数据显示模块；所述软件平台的功能划分设定为回路阻抗测量、漏电保护器测量、绝缘电阻测量、导通低电阻测量、电压测量、相序测试六个功能模块及包括用于功能控制的智能化控制、数据采集、数据存储、数据处理模块。

所述模拟测量模块提供各项功能测量所需的模拟信号，使进入数据采集模块的信号符合模数转换器要求，所述数据采集模块将模拟信号转换为数据信号，并传输给数字系统，数据系统负责嵌入式操作系统运行、仪器算法、数字信号处理、逻辑控制输出；所述逻辑控制模块将其他数字电路控制，所述信号输出模块将内部信号输入模拟数模转换芯片的模拟后端从而产生所需的模拟信号；所述CPU及数据显示模块控制LCD显示输出及按键输入功能控制，设置系统电源为系统所有硬件模块提供电源。

(2)由所述硬件平台的数据信号集成处理器提供不同电子测量功能所需的模拟信号，将模拟信号转换为数据信号后通过内部逻辑控制输出后进入数模转换芯片的模拟后端从而产生可逻辑分解的新类别模拟信号；

(3)所述软件平台通过程序实现多功能测量的集成模块设计，并实现所有功能在所述MCU前后台系统的调用，并通过实现数据转换的虚拟接口连接低通信号传输通道优化实现对所有功能的正常调用；

(4)所述硬件平台及所述软件平台协作实现功能选择的设置，将回路阻抗测量、漏电保护器测量、三相电相序测量、绝缘电阻测量、导通低电阻测量、电压测量集成实现，判定测量功能标准后进行模拟信号采集、运算、校正，最后将测量结果显示输出。

测量功能实现通过按键操作进行功能选择设置，更新LCD显示模式，在用户启动测量后，先进行测量安全检查，如果当前条件不符合测量安全要求，则退出测量，并提示用户，如果当前条件符合测量安全要求，则根据功能刀盘的指向设置好相关继电器、场效应管，然后执行相应的功能模块，从对应的模数转换器通道进行模拟信号采集、运算、校正，最后将测量结果显示。

一种实现上述方法的测量装置，该装置包括中小规模模拟电路集成高速单片机及高速模数转换器开发模式构建的硬件平台、采用MCU前后台系统开发模式构建的软件平台；所述硬件平台的硬件构成包括模拟测量模块、模拟数据采样模块、模数转换模块、数字信号控制模块、逻辑控制模块、数据采集模块、信号输出模块、CPU及数据显示模块；所述软件平台包括回路阻抗测量模块、漏电保护器测量模块、绝缘电阻测量模块、导通低电阻测量模块、电压测量模块、相序测试模块六个功能模块，所述硬件平台通过外部数据接口与所述软件平台相互连接实现数据交换，所述硬件平台的所有硬件模块通过控制转换电路相互连接，所述软件平台的所有模块通过模拟数字信号通道实现数据交互传输。

所述软件平台还包括用于功能控制的智能化控制模块、数据采集模块、数据存储模块及数据处理模块，并通过模拟数字信号通道实现数据交互传输。

本发明的有益效果如下：本发明提供的硬件平台总体设计实现智能操作及简化测量操作，具有智能化、集成化、软件化等特点；程序设计模块化、功能化使其易于移植、修改和扩展；本发明所述装置多功能集成，一台仪器可用于完成多项测量任务，简化测量过程；丰富的通讯接口可进行数据上传下载并可连接打印设备打印输出；外壳设计隔绝干扰源，具备自动抗干扰功能，保证测量结果的准确性；仪器多项功能选择模式相当于多台仪器的集成使用，携带方便且成本低廉，能有效进行电力系统维护和电力设备检测工作；本发明提供的软件平台集成实现回路阻抗测量、漏电保护器测量、三相电相序测量、绝缘电阻测量、导通低电阻测量、电压测量功能，有效解决检测人员测量操作过程繁冗复杂，携带过程中不方便。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明所述装置的硬件结构示意图；

图2是本发明所述方法的软件流程示意图；

图3是本发明所述方法软件平台构建及功能任务调度示意图。

具体实施方式

本实施方式中高速单片机选择美国FREESCALE公司MC9S08QE系列MC9S08QE64，高速模数转换器选择LINER公司的LTC1867系列芯片。软件平台采用飞思卡尔系列+自主研发GUI开发模式。

参见图2及图3，一种多功能集成的电子测量方法，其方法包括以下步骤：

(1)采用中小规模模拟电路集成高速单片机及高速模数转换器开发模式集成高速数字系统构建硬件平台，采用MCU前后台系统开发模式配置低通信号传输通道及数据转换虚拟接口构建软件平台。

所述硬件平台的硬件构成设置有模拟测量、模拟数据采样、模数转换、数字信号控制、逻辑控制、数据采集、信号输出、CPU及数据显示模块；所述软件平台的功能划分设定为回路阻抗测量、漏电保护器测量、绝缘电阻测量、导通低电阻测量、电压测量、相序测试六个功能模块及包括用于功能控制的智能化控制、数据采集、数据存储、数据处理模块。

所述模拟测量模块提供各项功能测量所需的模拟信号，使进入数据采集模块的信号符合模数转换器要求，所述数据采集模块将模拟信号转换为数据信号，并传输给数字系统，数据系统负责嵌入式操作系统运行、仪器算法、数字信号处理、逻辑控制输出；所述逻辑控制模块将其他数字电路控制，所述信号输出模块将内部信号输入模拟数模转换芯片的模拟后端从而产生所需的模拟信号；所述CPU及数据显示模块控制LCD显示输出及按键输入功能控制，设置系统电源为系统所有硬件模块提供电源。

(2)由所述硬件平台的数据信号集成处理器提供不同电子测量功能所需的模拟信号，将模拟信号转换为数据信号后通过内部逻辑控制输出后进入数模转换芯片的模拟后端从而产生可逻辑分解的新类别模拟信号；

(3)所述软件平台通过程序实现多功能测量的集成模块设计，并实现所有功能在所述MCU前后台系统的调用，并通过实现数据转换的虚拟接口连接低通信号传输通道优化实现对所有功能的正常调用；

(4)所述硬件平台及所述软件平台协作实现功能选择的设置，将回路阻抗测量、漏电保护器测量、三相电相序测量、绝缘电阻测量、导通低电阻测量、电压测量集成实现，判定测量功能标准后进行模拟信号采集、运算、校正，最后将测量结果显示输出。

测量功能实现通过按键操作进行功能选择设置，更新LCD显示模式，在用户启动测量后，先进行测量安全检查，如果当前条件不符合测量安全要求，则退出测量，并提示用户，如果当前条件符合测量安全要求，则根据功能刀盘的指向设置好相关继电器、场效应管，然后执行相应的功能模块，从对应的模数转换器通道进行模拟信号采集、运算、校正，最后将测量结果显示。

参见图1及图3，一种实现上述方法的测量装置，该装置包括中小规模模拟电路集成高速单片机及高速模数转换器开发模式构建的硬件平台、采用MCU前后台系统开发模式构建的软件平台；所述硬件平台的硬件构成包括模拟测量模块、模拟数据采样模块、模数转换模块、数字信号控制模块、逻辑控制模块、数据采集模块、信号输出模块、CPU及数据显示模块；所述软件平台包括回路阻抗测量模块、漏电保护器测量模块、绝缘电阻测量模块、导通低电阻测量模块、电压测量模块、相序测试模块六个功能模块，所述硬件平台通过外部数据接口与所述软件平台相互连接实现数据交换，所述硬件平台的所有硬件模块通过控制转换电路相互连接，所述软件平台的所有模块通过模拟数字信号通道实现数据交互传输。

所述软件平台还包括用于功能控制的智能化控制模块、数据采集模块、数据存储模块及数据处理模块，并通过模拟数字信号通道实现数据交互传输。

本实施例中实现的多功能电子测量标准参数值及测量范围如下：

功能一：

漏电保护器测试中应用电压为：220V±10％/45Hz～～65Hz；RCD测试设置电流：10mA\30mA\100mA\300mA\500mA；RCD测试电流倍率设置：1/2IΔn、IΔn和5*IΔn；RCD；漏电开关跳脱时间测量：0～2000mS；RCD漏电开关跳脱时间测量精度：5％±5。

功能二：

回路阻抗测试中应用电压：220V±10％/45Hz～～65Hz；测试电流和测试时间：20A/20ms；测量范围：0.05～～2000Ω；精确度范围：5％±5。

功能三：

导通测量中应用电压DC5.0V左右；测试电流在0.00～2.00Ω时测试电流大于200mA；测量范围为0.05～～2000Ω；精确度范围：5％±5。

功能四：

绝缘电阻测试中应用电压为：250V/500V/1000V；测试电流(最大)：2mA；测量范围：10kΩ～～1000MΩ；精确度范围：5％±5。

功能五：

电压测试测量范围：直流0～440V/交流0～440V(45～60Hz)；精确度范围：2％±3。

功能六：

相序旋转测试应用电压范围：三相交流电压100V～～440V，频率：45Hz～～65Hz测量结果：按顺序：L1→L2→L3为正转；L1→L3→L2为反转；缺相判定：L1、L2、L3中缺其中任何都会显在LCD上。

本发明并不限于上述实施方式，凡采用与本发明相似结构及其方法来实现本发明功能的所有实施方式均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多功能集成的电子测量方法，其特征在于，其方法包括以下步骤：

(1)采用中小规模模拟电路集成高速单片机及高速模数转换器开发模式集成高速数字系统构建硬件平台，采用MCU前后台系统开发模式配置低通信号传输通道及数据转换虚拟接口构建软件平台；

(2)由所述硬件平台中独立的数据信号集成处理器提供不同电子测量功能所需的模拟信号，将模拟信号转换为数据信号后通过内部逻辑控制输出后进入数模转换芯片的模拟后端从而产生可逻辑分解的新类别模拟信号；

(3)所述软件平台通过程序实现多功能测量的集成模块设计，并实现所有功能在所述MCU前后台系统的调用，并通过实现数据转换的虚拟接口连接低通信号传输通道优化实现对所有功能的正常调用；

(4)所述硬件平台及所述软件平台协作实现功能选择的设置，将回路阻抗测量、漏电保护器测量、三相电相序测量、绝缘电阻测量、导通低电阻测量、电压测量集成实现，判定测量功能标准后进行模拟信号采集、运算、校正，最后将测量结果显示输出。

2.根据权利要求1所述的多功能集成的电子测量方法，其特征在于，所述步骤(1)还包括以下步骤：所述硬件平台的硬件构成设置有模拟测量、模拟数据采样、模数转换、数字信号控制、逻辑控制、数据采集、信号输出、CPU及数据显示模块；所述软件平台的功能划分设定为回路阻抗测量、漏电保护器测量、绝缘电阻测量、导通低电阻测量、电压测量、相序测试六个功能模块及包括用于功能控制的智能化控制、数据采集、数据存储、数据处理模块。

3.根据权利要求1所述的多功能集成的电子测量方法，其特征在于，所述步骤(1)还包括以下步骤：所述模拟测量模块提供各项功能测量所需的模拟信号，使进入数据采集模块的信号符合模数转换器要求，所述数据采集模块将模拟信号转换为数据信号，并传输给数字系统，数据系统负责嵌入式操作系统运行、仪器算法、数字信号处理、逻辑控制输出；所述逻辑控制模块将其他数字电路控制，所述信号输出模块将内部信号输入模拟数模转换芯片的模拟后端从而产生所需的模拟信号；所述CPU及数据显示模块控制LCD显示输出及按键输入功能控制，设置系统电源为系统所有硬件模块提供电源。

4.根据权利要求1所述的多功能集成的电子测量方法，其特征在于，所述步骤(4)还包括以下步骤：测量功能实现通过按键操作进行功能选择设置，更新LCD显示模式，在用户启动测量后，先进行测量安全检查，如果当前条件不符合测量安全要求，则退出测量，并提示用户，如果当前条件符合测量安全要求，则根据功能刀盘的指向设置好相关继电器、场效应管，然后执行相应的功能模块，从对应的模数转换器通道进行模拟信号采集、运算、校正，最后将测量结果显示。

5.一种实现权利要求1所述方法的测量装置，其特征在于，该装置包括中小规模模拟电路集成高速单片机及高速模数转换器开发模式构建的硬件平台、采用MCU前后台系统开发模式构建的软件平台；所述硬件平台的硬件构成包括模拟测量模块、模拟数据采样模块、模数转换模块、数字信号控制模块、逻辑控制模块、数据采集模块、信号输出模块、CPU及数据显示模块；所述软件平台包括回路阻抗测量模块、漏电保护器测量模块、绝缘电阻测量模块、导通低电阻测量模块、电压测量模块、相序测试模块六个功能模块，所述硬件平台通过外部数据接口与所述软件平台相互连接实现数据交换，所述硬件平台的所有硬件模块通过控制转换电路相互连接，所述软件平台的所有模块通过模拟数字信号通道实现数据交互传输。

6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述软件平台还包括用于功能控制的智能化控制模块、数据采集模块、数据存储模块及数据处理模块，并通过模拟数字信号通道实现数据交互传输。

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