CN103616564A - 一种自适应信号调理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应信号调理装置，属于传感辅助装置。电压/电流传感器与处理器相连，处理器中有AD转换器，带通滤波器连接程控增益可调放大电路，且高通滤波器接入第一级信号缓冲放大电路，所述的传感器自适应信号调理装置包括程控增益可调放大电路，增益可调放大器电路主要包括增益可调放大器，增益可调放大器安装在带通滤波器与高通滤波器之间，且分别与带通滤波器与高通滤波器相连接，并同时与处理器相连接；带通滤波器与处理器中的AD转换器通过一个加法电路连接，本发明的用于电压/电流传感器的自适应信号调理装置，可以用现有的电压\电流传感器进行改装，适于工业化生产，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种自适应信号调理装置，尤其适用于扫频型输电线路工频参数测量仪中使用的电路，属于供电测试技术领域。
背景技术
输电线路是电力系统的重要组成部分，线路参数需要在线路建成初期测定。而且这些物理参数虽然在相当一段时期内不会变化，但由于长期投运后导线的老化、电阻变化率变化，或者气候、环境及地理等因素的影响都可能会使线路参数发生变化。因此电力调度部门要求实测输电线路的工频参数。工频参数一般包括直流电阻、正序阻抗、相间电容、正序电容、零序电容以及多回平行输电线路间的耦合电容和互感阻抗。这些参数均是在进行电力系统潮流计算、短路电流计算、继电保护整定计算和选择电力系统运行方式等工作之前必须建立电力系统数字模型的必备参数，这些参数的计算往往比较复杂且难以准确计算假设线路环境对线路参数的影响。因此，电力系统常采用实测的方法来获得这些参数。值得注意的是，在测量输电线路的工频参数时，由于会受到来自临近线路的干扰，为提高系统的抗干扰性能，目前常采用异频测量法。采用上述方法进行测量时，前端数据采集装置获取的信号会混叠有工频和高频干扰信号，而普通滤波放大电路只适用于单一频率的带通，在扫频测量法，该滤波电路已不能有效地对扫频信号进行高质量的滤波。
发明内容
本发明提供一种具有电压信号处理功能的电路，可对电压/电流传感器信号进行调整的一种自适应信号调理装置。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明的用于压/电流传感器的自适应信号调理装置，包括电压传感器，电流传感器，数字信号处理器，高通滤波器与带通滤波器，电压/电流传感器与数字信号处理器相连，数字信号处理器中有AD转换器，AD转换器的AD转换电路接收带通滤波器的输出；带通滤波器连接程控增益可调放大电路，程控增益可调放大电路接收高通滤波器的输出，且高通滤波器接收第一级信号缓冲放大电路输出的传感器动态信号，所述的传感器自适应信号调理装置包括程控增益可调放大电路，程控增益可调放大器电路主要包括程控增益可调放大器，程控增益可调放大器安装在带通滤波器与高通滤波器之间，且分别与带通滤波器与高通滤波器相连接，并同时与数字信号处理器相连接，接受数字信号处理器的指令调节增益；带通滤波器与数字信号处理器上的AD转换器通过一个运放电路连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在电压/电流传感器与数字信号处理器中的AD转换器之间连接自适应信号调整器，使传感器信号即使只有数字信号处理器中AD转换器满量程的10%,由于自适应信号调整器中增益可调放大电路的调整，有效的利用了AD转换器的位数，减小了AD转换器的误差几率，且本发明的用于电压/电流传感器的自适应信号调整器，可以直接用现有的电压/电流传感器进行改装，适于工业化生产，易于推广。
附图说明
图1是本发明的元件电路连接方式框图；
图2是本发明实施例1的DA芯片数控放大器的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
如图1、图2所示，本发明是一种新型自适应信号调理装置，包括电压传感器，电流传感器，数字信号处理器，高通滤波器与带通滤波器，电流/电压传感器与数字信号处理器相连，数字信号处理器采用自带AD转换器的数字信号处理器，其中AD处理器优先采用12位AD转换器，AD转换器的AD转换电路接收带通滤波器的输出；带通滤波器连接程控增益可调放大电路，程控增益可调放大电路接收高通滤波器的输出，且高通滤波器接收第一级信号缓冲放大电路输出的传感器动态信号，所述的传感器自适应信号调理电路包括增益可调放大电路，增益可调放大器电路中的主要部件是采用增益可调放大器，增益可调放大器采用反向放大器，由DA转换器中DA芯片所组成的电阻网络，将增益可调放大器安装在带通滤波器与高通滤波器之间，且分别与带通滤波器与高通滤波器相连接，并同时与处理器相连接，接受处理器的指令调节增益；带通滤波器与处理器上的AD转换器通过一个运放电路连接。
本发明的自适应信号调整器的第一级放大电路起到缓冲隔离的作用，避免后续电路对传感器信号本身造成影响。然后通过一高通滤波器，除去信号中直流和超低频成分，保留与电压/电流相关的交流频率成分。接下来是增益可调放大器电路，通过它对信号进行不同增益的放大，保证信号大小适合AD转换。放大后的信号通过一个带通滤波器，送入AD转换器进行数据采集。程控增益可调放大器是本发明的关键，因为增益控制的准确度直接影响到对信号的测量精度。处理AD转换数据的处理器必须准确掌控放大器当前的增益值，才能将AD采样的数据准确的还原为实际的电压/电流值。在本设计中，以高精度DA转换器为核心部件来实现增益可调放大器。DA转换器是用于将数字量转换为模拟电压或电流的器件。目前常见的DA转换器其核心是一个由精密电阻和电子开关组成的电阻网络，电子开关的开闭状态受数字指令控制。通过开关状态的不同组合，使电阻网络呈现不同等效电阻值。DA转换器将电阻网络构成电压分压器来使用，当DA转换器输入恒定的参考电压时，分压器的输出电压与电阻网络等效电阻对应，也就与电子开关的组合状况(也就是数字指令的具体数值)一一对应，从而完成DA转换的功能。
本发明中程序控制常控增益可调放大器利用了DA芯片电阻网络的可控性。将DA芯片按照图2中的方式组合，即组成了一个标准的反向放大器，反馈电阻部分即是DA芯片的电阻网络。当处理器给DA芯片发送数字指令后，DA芯片电阻网络呈现相应的等效电阻值，根据反向放大器的特性，放大器的增益与反馈电阻成正比，也就和DA电阻网络的等效电阻值成正比。图2中采用了DA的电阻网络，CODE指处理器发送给DA芯片的具体数值。输出与输入的关系为：Vout = -Vin 在运行中，每次AD采样后，处理器会判断信号电压是否低于AD参考电压的60%或超出参考电压。若信号电压过低或过大，处理器会计算出放大器增益调整的幅度，并将指令送达放大器的DA芯片，然后再次AD转换，以此次采样的数值进行处理，即可保证AD转换的精度。
Claims (5)
1.一种自适应信号调理装置，包括电压/电流传感器、处理器，高通滤波器与带通滤波器，电压/电流传感器与数字信号处理器相连，处理器中有AD转换器，AD转换器的AD转换电路接收带通滤波器的输出；带通滤波器连接程控增益可调放大电路，程控增益可调放大电路接收高通滤波器的输出，且高通滤波器接入第一级信号缓冲放大电路，其特征在于：所述的传感器自适应信号调理装置包括增益可调放大电路，增益可调放大器电路主要包括增益可调放大器，增益可调放大器安装在带通滤波器与高通滤波器之间，且分别与带通滤波器与高通滤波器相连接，并同时与处理器相连接；带通滤波器与处理器中的AD转换器通过一个加法电路连接。
2.根据权利要求1所述的自适应信号调理装置，其特征在于：所述的增益可调放大器是由DA转换器中DA芯片所组成的电阻网络。
3.根据权利要求2所述的自适应信号调理装置，其特征在于：所述的增益可调放大器是反向放大器。
4.根据权利要求1所述的自适应信号调理装置，其特征在于：所述的处理器是自带AD转换器的数字信号处理器。
5.根据权利要求1所述的自适应信号调理装置，其特征在于：所述的述的AD处理器是12位AD转换器。
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| CN201310593919.1A CN103616564A (zh) | 2013-11-23 | 2013-11-23 | 一种自适应信号调理装置 |
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| CN110417411A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-05 | 华能四川水电有限公司 | 一种信号调理动态放大电路 |
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| CN201498355U (zh) * | 2009-07-29 | 2010-06-02 | 河北理工大学 | 电子式电流互感器的模拟信号处理装置 |
| CN201672968U (zh) * | 2010-05-14 | 2010-12-15 | 成都赛腾自动化工程有限公司 | 用于振动传感器的自适应信号调整器 |
| CN102645270A (zh) * | 2012-05-04 | 2012-08-22 | 北京化工大学 | 用于旋转机械的智能双模振动传感器 |
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- 2013-11-23 CN CN201310593919.1A patent/CN103616564A/zh active Pending
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