CN108627746A - 用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置 - Google Patents
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Abstract
用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置，属于微弱信号检测领域，解决了现有绝缘材料的绝缘性能检测方式因未对皮安表施加保护而容易导致皮安表过流烧毁的问题。所述双极性微弱信号测量装置包括继电器、限流电阻R1、采样电阻R2、微电流信号测量单元和窗口比较器。继电器包括线圈L和常闭触点。绝缘材料的第一端接电位，其第二端依次经常闭触点、限流电阻R1、采样电阻R2和微电流信号测量单元与电源地相连。限流电阻R1与采样电阻R2的公共端与窗口比较器的电压信号输入端相连，窗口比较器的电压信号输出端经线圈L与保护电压源相连。本发明所述的用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置适用于对绝缘材料进行绝缘检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种微弱信号测量装置，属于微弱信号检测领域。
背景技术
现有绝缘材料的绝缘性能检测方式主要为：在绝缘材料的两端施加高电压，并采用皮安表测量流经绝缘材料的微弱电流，进而评价绝缘材料的绝缘性能。然而，这种绝缘性能检测方式因并未对皮安表施加保护而容易导致皮安表过流烧毁。
发明内容
本发明为解决现有绝缘材料的绝缘性能检测方式因未对皮安表施加保护而容易导致皮安表过流烧毁的问题，提出了一种用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置。
本发明所述的用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置包括继电器、限流电阻R1、采样电阻R2、微电流信号测量单元和窗口比较器；
继电器包括线圈L和常闭触点；
绝缘材料的第一端接电位，其第二端依次经常闭触点、限流电阻R1、采样电阻R2和微电流信号测量单元与电源地相连；
限流电阻R1与采样电阻R2的公共端与窗口比较器的电压信号输入端相连，窗口比较器的电压信号输出端经线圈L与保护电压源相连。
作为优选的是，窗口比较器包括运算放大器OP1、低门限电位调节电阻R3、低门限电位调节电阻R4、下拉电阻R5、运算放大器OP2、高门限电位调节电阻R6、高门限电位调节电阻R7和上拉电阻R8；
运算放大器OP1的同相输入端与运算放大器OP2的反相输入端相连，二者的公共端为窗口比较器的电压信号输入端；
运算放大器OP1的反相输入端同时与低门限电位调节电阻R3的第一端和低门限电位调节电阻R4的第一端相连，低门限电位调节电阻R3的第二端和低门限电位调节电阻R4的第二端分别与电源地和负基准电压源相连；
运算放大器OP2的同相输入端同时与高门限电位调节电阻R6的第一端和高门限电位调节电阻R7的第一端相连，高门限电位调节电阻R6的第二端与电源地相连，高门限电位调节电阻R7的第二端同时与正基准电压源和上拉电阻R8的第一端相连；
上拉电阻R8的第二端同时与运算放大器OP2的输出端、运算放大器OP1的输出端和下拉电阻R5的第一端相连，四者的公共端为窗口比较器的电压信号输出端；
下拉电阻R5的第二端与电源地相连。
作为优选的是，微电流信号测量单元为皮安表。
作为优选的是，所述双极性微弱信号测量装置还包括浪涌防护单元；
浪涌防护单元包括二极管D1和二极管D2，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极相连，二者的公共端接在常闭触点与限流电阻R1之间；
二极管D1的阴极同时与二极管D2的阳极和电源地相连。
本发明所述的用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置与绝缘材料的第二端相连，当绝缘材料的第一端接正电位时，绝缘材料输出的正电流依次经常闭触点、限流电阻R1、采样电阻R2和微电流信号测量单元流入电源地。当正电流过大时，窗口比较器的输入电压大于其正门限电压，窗口比较器的电压信号输出端输出低电平信号，保护电压源输出的电流经线圈L流入窗口比较器，线圈L得电，常闭触点断开，进而保护微电流信号测量单元。当绝缘材料的第一端接负电位时，电源地输出的负电流依次经微电流信号测量单元、采样电阻R2、限流电阻R1和常闭触点流入绝缘材料。当负电流过大时，窗口比较器的输入电压小于其负门限电压，窗口比较器的电压信号输出端输出低电平信号，保护电压源输出的电流经线圈L流入窗口比较器，线圈L得电，常闭触点断开，进而保护微电流信号测量单元。当正电流或负电流的幅值不超过微电流信号测量单元的量程时，窗口比较器的输入电压处于其门限电压区间内，窗口比较器的电压信号输出端输出高电平信号，高电平信号与保护电压源的输出电压信号极性相同，幅值相同，此时线圈L失电，常闭触点保持闭合，微电流信号测量单元正常工作。
因此，本发明所述的用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置能够有效地解决现有绝缘材料的绝缘性能检测方式因未对皮安表施加保护而容易导致皮安表过流烧毁的问题。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明所述的用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置进行更详细的描述，其中：
图1为实施例所述的用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置的电路原理图，Ui和Uo分别为窗口比较器的输入电压信号和输出电压信号，I为正电流。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明所述的用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置进一步说明。
实施例：下面结合图1详细地说明本实施例。
本实施例所述的用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置包括继电器、限流电阻R1、采样电阻R2、微电流信号测量单元和窗口比较器；
继电器包括线圈L和常闭触点；
绝缘材料的第一端接电位，其第二端依次经常闭触点、限流电阻R1、采样电阻R2和微电流信号测量单元与电源地相连；
限流电阻R1与采样电阻R2的公共端与窗口比较器的电压信号输入端相连，窗口比较器的电压信号输出端经线圈L与保护电压源相连。
本实施例的窗口比较器包括运算放大器OP1、低门限电位调节电阻R3、低门限电位调节电阻R4、下拉电阻R5、运算放大器OP2、高门限电位调节电阻R6、高门限电位调节电阻R7和上拉电阻R8；
运算放大器OP1的同相输入端与运算放大器OP2的反相输入端相连，二者的公共端为窗口比较器的电压信号输入端；
运算放大器OP1的反相输入端同时与低门限电位调节电阻R3的第一端和低门限电位调节电阻R4的第一端相连，低门限电位调节电阻R3的第二端和低门限电位调节电阻R4的第二端分别与电源地和负基准电压源相连；
运算放大器OP2的同相输入端同时与高门限电位调节电阻R6的第一端和高门限电位调节电阻R7的第一端相连，高门限电位调节电阻R6的第二端与电源地相连，高门限电位调节电阻R7的第二端同时与正基准电压源和上拉电阻R8的第一端相连；
上拉电阻R8的第二端同时与运算放大器OP2的输出端、运算放大器OP1的输出端和下拉电阻R5的第一端相连，四者的公共端为窗口比较器的电压信号输出端；
下拉电阻R5的第二端与电源地相连。
本实施例的微电流信号测量单元为皮安表。
本实施例所述的用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置还包括浪涌防护单元；
浪涌防护单元包括二极管D1和二极管D2，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极相连，二者的公共端接在常闭触点与限流电阻R1之间；
二极管D1的阴极同时与二极管D2的阳极和电源地相连。
本实施例的运算放大器OP1和运算放大器OP2均采用LM393型号的运算放大器实现。
本实施例的二极管D1和二极管D2均采用HER308型号的二极管实现。
在本实施例中，保护电压源、正基准电压源和负基准电压源的输出电压分别为5V、12V和-12V，窗口比较器输出的高电平信号为5V，低电平信号为0V。
在实际测量时，窗口比较器的门限电压区间可通过低门限电位调节电阻R3、低门限电位调节电阻R4、高门限电位调节电阻R6和高门限电位调节电阻R7进行调节。
本实施例所述的用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置，能够测量流经绝缘材料的正微弱电流信号或负微弱电流信号，即实现了双极性微弱信号的测量。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (4)
1.用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置，其特征在于，所述双极性微弱信号测量装置包括继电器、限流电阻R1、采样电阻R2、微电流信号测量单元和窗口比较器；
继电器包括线圈L和常闭触点；
绝缘材料的第一端接电位，其第二端依次经常闭触点、限流电阻R1、采样电阻R2和微电流信号测量单元与电源地相连；
限流电阻R1与采样电阻R2的公共端与窗口比较器的电压信号输入端相连，窗口比较器的电压信号输出端经线圈L与保护电压源相连。
2.如权利要求1所述的用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置，其特征在于，窗口比较器包括运算放大器OP1、低门限电位调节电阻R3、低门限电位调节电阻R4、下拉电阻R5、运算放大器OP2、高门限电位调节电阻R6、高门限电位调节电阻R7和上拉电阻R8；
运算放大器OP1的同相输入端与运算放大器OP2的反相输入端相连，二者的公共端为窗口比较器的电压信号输入端；
运算放大器OP1的反相输入端同时与低门限电位调节电阻R3的第一端和低门限电位调节电阻R4的第一端相连，低门限电位调节电阻R3的第二端和低门限电位调节电阻R4的第二端分别与电源地和负基准电压源相连；
运算放大器OP2的同相输入端同时与高门限电位调节电阻R6的第一端和高门限电位调节电阻R7的第一端相连，高门限电位调节电阻R6的第二端与电源地相连，高门限电位调节电阻R7的第二端同时与正基准电压源和上拉电阻R8的第一端相连；
上拉电阻R8的第二端同时与运算放大器OP2的输出端、运算放大器OP1的输出端和下拉电阻R5的第一端相连，四者的公共端为窗口比较器的电压信号输出端；
下拉电阻R5的第二端与电源地相连。
3.如权利要求2所述的用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置，其特征在于，微电流信号测量单元为皮安表。
4.如权利要求3所述的用于绝缘检测的双极性微弱信号测量装置，其特征在于，所述双极性微弱信号测量装置还包括浪涌防护单元；
浪涌防护单元包括二极管D1和二极管D2，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极相连，二者的公共端接在常闭触点与限流电阻R1之间；
二极管D1的阴极同时与二极管D2的阳极和电源地相连。
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