CN110456298A - 一种测量直流电压比例量值误差的自适应交替测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量直流电压比例量值误差的自适应交替测量装置及方法，所述装置包括信号输入端口单元、时序控制单元、通道切换单元、双通道AD转换单元、阻抗匹配单元以及上位机系统单元；本发明通过测量所述标准器以及所述被试品的输出阻抗，确定测量通道组；根据触发信号控制开关状态切换，交替对所述测量通道组内的标准模拟电信号以及被试模拟电信号进行AD采样，得到模拟信号测量结果；根据所述测量通道组的输出阻抗、所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗计算输入阻抗影响的修正值，得到最终的直流电压比例量值溯源结果；本发明消除两个测量通道之间的系统误差对溯源结果的影响，从而提高测量准确度。

Description

一种测量直流电压比例量值误差的自适应交替测量装置及 方法

技术领域

本发明涉及直流电压比例量值溯源领域，更具体地，涉及一种测量直流电压比例量值误差的自适应交替测量装置及方法。

背景技术

直流电压比例装置是进行直流高压测量的必要设备，作用是将直流高电压按照一定的比例转换成直流低电压，其量值的准确度决定了直流高压测量的准确度。进行直流电压比例量值溯源时，一般采用测差法和电压比法。

测差法是通过测量标准器与被试品之间测差桥臂两端的电压，将被试品的量值溯源到标准器上，可分为补偿法和差值法。补偿法是在测差桥臂上串联补偿电源和指零仪，通过手动调节补偿电源使指零仪指零，对测差桥臂两端的电压进行测量。在精密测量中，指零仪的灵敏度很高，极易受手动调节等人为因素的干扰，从而影响量值溯源准确度。差值法是在测差桥臂上串联电压表，对测差桥臂两端的电压进行直接测量。在精密测量中，流过测差桥臂的差值电流对量值溯源准确度影响较大。因此，补偿法和差值法都不适用于高精度的直流电压比例量值溯源。

电压比法是通过直接测量标准器与被试品的输出电压，将被试品的量值溯源到标准器上。由于数字电压表的输入阻抗会影响标准器或被试品的分压比，而且测量标准器和测量被试品的两块数字电压表具有不同的测量系统误差，因此在高精度的直流电压比例量值溯源中，需要采取相应的措施以提高量值溯源结果的准确度。

常规的测差法和电压比法一般用于标准器和被试品是模拟量输出的情况。随着数字化技术的发展，目前很多直流电压比例装置的输出信号已经从模拟信号变成符合特定规约的数字信号，对这类直流电压比例装置进行量值溯源时，常规的测差法和电压比法已经不再适用。

发明内容

为了解决背景技术存在的测量通道以及数字电压表的系统误差对溯源结果存在影响以及无法对输出为数字信号的直流电压比例装置进行量值溯源的问题，本发明提供了一种测量直流电压比例量值误差的自适应交替测量装置，所述装置包括：

信号输入端口单元，所述信号输入端口单元一端分别与通道切换单元以及阻抗匹配单元相连接；所述信号输入端口单元用于接收标准器产生的标准模拟电信号以及被试品产生的被试模拟电信号，并将所述标准模拟电信号以及被试模拟电信号发送至所述通道切换单元；所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号包括直流电压；所述信号输入端口单元用于接收所述阻抗匹配单元发送的阻抗匹配电信号；

时序控制单元，所述时序控制单元一端与上位机系统单元相连接，另一端分别与双通道AD转换单元以及通道切换单元相连接；所述时序控制单元用于接收所述上位机系统单元发送的触发周期为T秒以及测量时间为M秒的触发信号，并将所述触发信号发送至所述通道切换单元以及所述双通道AD转换单元；所述T以及M为正数；

通道切换单元，所述通道切换单元一端与所述双通道AD转换单元以及所述上位机系统单元相连接；所述通道切换单元用于将所述标准模拟电信号以及被所述试模拟电信号发送至所述双通道AD转换单元；所述通道切换单元用于根据所述触发信号切换所述通道切换单元内开关工作状态，并将所述通道切换单元内开关工作状态对应的开关状态逻辑信号发送至所述上位机系统单元；

双通道AD转换单元，所述双通道AD转换单元一端与所述上位机系统单元相连接；所述双通道AD转换单元用于接收所述上位机系统单元发送的上位机信号，并根据所述上位机信号选择双通道AD转换单元中的测量通道组的其中一组；所述测量通道组为N组，所述N为正整数；所述双通道AD转换单元用于根据所述触发信号以及所选中的测量通道组进行AD采集得到模拟信号测量结果，并将所述模拟信号测量结果发送至所述上位机系统单元；

阻抗匹配单元，所述阻抗匹配单元一端与所述上位机系统单元相连接；所述阻抗匹配单元用于接收所述上位机系统单元发送的阻抗测量指令，根据所述阻抗测量指令对所述信号输入端口单元的标准器以及被试品的输出阻抗进行测量，得到标准器输出阻抗以及被试品输出阻抗，并将所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗发送至所述上位机系统单元；

上位机系统单元，所述上位机系统单元用于根据所述开关状态逻辑信号判断所述标准器模拟电信号以及所述被试品模拟电信号与所述双通道AD转换单元的所述模拟信号测量结果的对应关系；所述上位机系统单元用于根据所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗确定所述双通道AD转换单元的测量通道组；所述上位机系统单元用于根据所选择的所述测量通道组输出阻抗、所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗，计算输入阻抗影响的修正值，并根据所述模拟信号测量结果以及所述输入阻抗影响的修正值计算出最终的直流电压比例量值溯源结果。

进一步的，所述信号输入端口单元还用于接收被试品产生的被试数字电信号。

进一步的，所述装置还包括：

协议解析单元，所述协议解析单元一端分别与所述信号输入端口单元以及所述时序控制单元相连接，另一端与所述上位机系统单元相连接；所述协议解析单元用于接收所述时序控制单元发送的所述触发信号；所述协议解析单元用于接收所述信号输入端口单元发送的所述被试数字电信号，将所述被试数字电信号按照规定的协议进行解析得到被试品的一次电压测量值，并根据所述触发信号将所述一次电压测量值发送至所述上位机系统单元。

进一步的，所述信号输入端口单元包括：标准器模拟端口以及被试品模拟端口；所述标准器模拟端口的输入端与标准器的输出端相连接，所述被试品模拟端口的输入端与模拟量输出的被试品的输出端口相连接；所述标准器模拟端口的输出端与所述通道切换单元的第一输入端相连接，被试品模拟端口的输出端与所述通道切换单元的第二输入端相连接。

进一步的，所述通道切换单元包括：

触发信号接收模块，所述触发信号接收模块一端与所述时序控制单元相连接，另一端与所述开关模块相连接；所述触发信号接收模块用于接收所述时序控制单元发送的所述触发信号，并将所述触发信号发送至所述开关模块；

开关模块，所述开关模块一端与所述触发信号接收模块以及所述信号输入端口单元相连接，另一端与双通道AD转换单元以及开关状态逻辑模块相连接；所述开关模块用于接收所述信号输入端口单元发送的所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号，根据所述触发信号切换开关的工作状态后，将所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号发送至所述双通道AD转换单元；所述开关模块用于发送切换开关后工作状态对应的开关信号至所述开关状态逻辑模块；所述开关模块包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；

开关状态逻辑模块，所述开关状态逻辑模块一端与所述开关模块相连接，另一端与所述上位机系统单元相连接；所述开关状态逻辑模块用于根据所述开关信号确定开关状态逻辑信号，并将所述开关状态逻辑信号发送至所述上位机系统单元。

进一步的，所述切换开关的工作状态包括：第一工作状态以及第二工作状态；所述第一工作状态包括所述第一输入端与第一输出端相连接，第二输入端与第二输出端相连接；所述第二工作状态包括所述第一输入端与第二输出端相连接，第二输入端与第一输出端相连接。

进一步的，所述第一工作状态对应的所述开关信号包括逻辑高位；所述第二工作状态对应的所述开关信号包括逻辑低位。

进一步的，所述双通道AD转换单元包括：

通道选择模块，所述通道选择模块一端分别与所述通道切换单元以及所述上位机系统单元相连接，另一端与AD测量模块相连接；所述通道选择模块用于接收所述上位机系统单元发送的上位机信号，并根据所述上位机信号选择所述AD测量模块的测量通道组的其中一组；所述通道选择模块用于接收所述通道切换单元发送的所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号，并将所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号发送至所述AD测量模块；

AD测量模块，所述AD测量模块一端分别与所述通道选择模块以及所述时序控制单元相连接，另一端与所述上位机系统单元相连接；所述AD测量模块包含N组测量通道组，所述N为正整数；所述AD测量模块用于对所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号进行AD采集，得到模拟信号测量结果，并将所述模拟信号测量结果发送至所述上位机系统单元。

所述一种测量直流电压比例量值误差的自适应交替测量方法，包括：

测量所述标准器以及所述被试品的输出阻抗，得到标准器输出阻抗以及被试品输出阻抗；

根据所述标准器输出阻抗以及被试品输出阻抗确定测量通道组；

接收标准器发送的标准模拟电信号以及被试品发送的被试模拟电信号；所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号包括直流电压；

接收触发信号，根据所述触发信号控制开关状态切换并生成相应的开关逻辑状态，交替对所述测量通道组内的所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号进行AD采样，得到模拟信号测量结果；

根据所述开关逻辑状态，判断所述标准器模拟信号以及所述被试模拟信号分别对应的输出通道；

根据所述测量通道组的输出阻抗、所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗计算输入阻抗影响的修正值，并根据所述模拟信号测量结果以及所述修正值，得到最终的直流电压比例量值溯源结果；

根据所述直流电压比例量值溯源结果得到所述被试品的直流高压。

进一步的，所述触发信号包括触发周期为T秒以及测量时间为M秒的电信号，所述T以及M为正数。

进一步的，所述根据所述触发信号控制开关状态切换，交替对所述测量通道组内的所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号进行AD采样，得到模拟信号测量结果包括：

接收所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号；

在所述测量通道组内第一通道对所述标准模拟电信号进行AD采样，在所述测量通道组内第二通道对所述被试模拟电信号进行AD采样，得到第一组模拟信号测量结果；

根据所述触发信号切换控制开关状态；

在所述测量通道组内第一通道对所述被试模拟电信号进行AD采样，在所述测量通道组内第二通道对所述标准模拟电信号进行AD采样，得到第二组模拟信号测量结果。

进一步的，所述最终的直流电压比例量值溯源结果的计算公式为：

其中，ε_i为触发脉冲i时的被试品溯源结果，ε_i+1为触发脉冲i+1时的被试品溯源结果；u_1-i′为在触发脉冲i时通道AD1测量的标准器输出信号，u_2-i′为在触发脉冲i时通道AD2测量的被试品输出信号；u_1-i+1′为下一个触发脉冲i+1时开关状态发生变化后，通道AD1测量的被试品输出信号，u_2-i+1′为下一个触发脉冲i+1时开关状态发生变化后，通道AD2测量的标准器输出信号；

ε′＝ε+Δε₁+Δε₂

其中，ε'为最终的直流电压比例量值溯源结果，ε为对多次交替测量后进行平均得到被试品的溯源结果，Δε₁为标准器误差，Δε₂为被试品误差。

进一步的，在接收标准器发送的标准模拟电信号以及被试品发送的被试模拟电信号之后还包括接收标被试品发送的被试数字电信号。

进一步的，在接收被试品发送的被试数字电信号之后还包括解析所述被试数字电信号，得到所述被试品的一次电压测量值；根据所述被试品的一次电压测量值以及所述修正值，得到最终的直流电压比例量值溯源结果。

进一步的，所述最终的直流电压比例量值溯源结果的计算公式为：

ε＝(U-ku)/(ku)

其中，ε为测量得到的溯源结果，U为所述被试品的一次电压值，k为标准器的直流电压比例量值，u为所述标准模拟电信号经AD采样后得到的模拟信号测量结果；

ε′＝ε+Δε₁

其中，ε'为最终的直流电压比例量值溯源结果，Δε₁为标准器误差。

本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种测量直流电压比例量值误差的自适应交替测量装置及方法，所述装置包括信号输入端口单元、时序控制单元、通道切换单元、双通道AD转换单元、阻抗匹配单元以及上位机系统单元；本发明通过测量所述标准器以及所述被试品的输出阻抗，确定测量通道组；根据触发信号控制开关状态切换，交替对所述测量通道组内的标准模拟电信号以及被试模拟电信号进行AD采样，得到模拟信号测量结果；根据所述测量通道组的输出阻抗、所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗计算输入阻抗影响的修正值，得到最终的直流电压比例量值溯源结果；本发明解决了测量通道以及数字电压表的系统误差对溯源结果存在影响以及无法对输出为数字信号的直流电压比例装置进行量值溯源的问题，消除两个测量通道之间的系统误差对溯源结果的影响，从而提高测量准确度。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明具体实施方式的一种测量直流电压比例量值误差的自适应交替测量装置的结构图；

图2为本发明具体实施方式的通道切换单元以及双通道AD转换单元的结构图；

图3为本发明具体实施方式的一种测量直流电压比例量值误差的自适应交替测量方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为本发明具体实施方式的一种测量直流电压比例量值误差的自适应交替测量装置的结构图，图2为本发明具体实施方式的通道切换单元以及双通道AD转换单元的结构图。如图1以及图2所示，所述装置包括：

信号输入端口单元1，所述信号输入端口单元1一端分别与通道切换单元3以及阻抗匹配单元4相连接；所述信号输入端口单元1用于接收标准器产生的标准模拟电信号以及被试品产生的被试模拟电信号，并将所述标准模拟电信号以及被试模拟电信号发送至所述通道切换单元3；所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号包括直流电压；所述信号输入端口单元1用于接收所述阻抗匹配单元6发送的阻抗匹配电信号；

本实例中，进一步的，所述信号输入端口单元1还用于接收被试品产生的被试数字电信号；

进一步的，所述信号输入端口单元1包括：标准器模拟端口A1、被试品模拟端口A2以及被试品数字端口D；所述标准器模拟端口A1的输入端与标准器的输出端相连接，所述被试品模拟端口A2的输入端与模拟量输出的被试品的输出端口相连接，被试品数字端口D的输入端与数字量输出的被试品的输出端口相连；所述标准器模拟端口A1的输出端与所述通道切换单元3的第一输入端相连接，被试品模拟端口A2的输出端与所述通道切换单元3的第二输入端相连接；

时序控制单元2，所述时序控制单元2一端与上位机系统单元7相连接，另一端分别与双通道AD转换单元4以及通道切换单元3相连接；所述时序控制单元2用于接收所述上位机系统单元7发送的触发周期为T秒以及测量时间为M秒的触发信号，并将所述触发信号发送至所述通道切换单元3以及所述双通道AD转换单元4；所述T以及M为正数；

通道切换单元3，所述通道切换单元4一端分别与所述信号输入端口单元1以及所述时序控制单元2相连接，另一端与所述双通道AD转换单元4以及所述上位机系统单元7相连接；所述通道切换单元3用于接收所述信号输入单元1发送的所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号，并将所述标准模拟电信号以及被所述试模拟电信号发送至所述双通道AD转换单元4；所述通道切换单元3用于接收所述时序控制单元2发送的所述触发信号，根据所述触发信号切换所述通道切换单元3内开关工作状态，并将所述通道切换单元3内开关工作状态对应的开关状态逻辑信号发送至所述上位机系统单元7；

进一步的，所述通道切换单元3包括：

触发信号接收模块31，所述触发信号接收模块31一端与所述时序控制单元2相连接，另一端与所述开关模块32相连接；所述触发信号接收模块31用于接收所述时序控制单元2发送的所述触发信号，并将所述触发信号发送至所述开关模块32；

开关模块32，所述开关模块32一端与所述触发信号接收模块31以及所述信号输入端口单元1相连接，另一端与双通道AD转换单元4以及开关状态逻辑模块33相连接；所述开关模块32用于接收所述信号输入端口单元1发送的所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号，根据所述触发信号切换开关的工作状态后，将所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号发送至所述双通道AD转换单元4；所述开关模块32用于发送切换开关后工作状态对应的开关信号至所述开关状态逻辑模块33；所述开关模块32包括第一输入端1、第二输入端2、第一输出端1’以及第二输出端2’；

开关状态逻辑模块33，所述开关状态逻辑模块33一端与所述开关模块32相连接，另一端与所述上位机系统单元7相连接；所述开关状态逻辑模块33用于根据所述开关信号确定开关状态逻辑信号，并将所述开关状态逻辑信号发送至所述上位机系统单元7；

进一步的，所述切换开关的工作状态包括：第一工作状态以及第二工作状态；所述第一工作状态包括所述第一输入端与第一输出端相连接，第二输入端与第二输出端相连接；所述第二工作状态包括所述第一输入端与第二输出端相连接，第二输入端与第一输出端相连接；

本实例中，第一工作状态为“1-1’、2-2’”，第二工作状态为“1-2’、2-1’”；

进一步的，所述第一工作状态对应的所述开关信号包括逻辑高位；所述第二工作状态对应的所述开关信号包括逻辑低位。

双通道AD转换单元4，所述双通道AD转换单4元一端分别与所述通道切换单元3、时序控制单元2以及上位机系统单元7相连接；所述双通道AD转换单元4用于接收所述上位机系统单元7发送的上位机信号，并根据所述上位机信号选择双通道AD转换单元3中的测量通道组的其中一组；所述测量通道组为N组，所述N为正整数；所述双通道AD转换单元4用于接收所述通道切换单元3发送的所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号；所述双通道AD转换单元4用于接收所述时序控制单元2发送的所述触发信号，根据所述触发信号以及所选中的测量通道组进行AD采集得到模拟信号测量结果，并将所述模拟信号测量结果发送至所述上位机系统单元7；

进一步的，所述双通道AD转换单元4包括：

通道选择模块41，所述通道选择模块41一端分别与所述通道切换单元3以及所述上位机系统单元7相连接，另一端与AD测量模块42相连接；所述通道选择模块41用于接收所述上位机系统单元7发送的上位机信号，并根据所述上位机信号选择所述AD测量模块42的测量通道组的其中一组；所述通道选择模块41用于接收所述通道切换单元3发送的所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号，并将所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号发送至所述AD测量模块42；

AD测量模块42，所述AD测量模块42一端分别与所述通道选择模块41以及所述时序控制单元2相连接，另一端与所述上位机系统单元7相连接；所述AD测量模块42包含N组测量通道组，所述N为正整数；所述AD测量模块42用于对所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号进行AD采集，得到模拟信号测量结果，并将所述模拟信号测量结果发送至所述上位机系统单元7。

阻抗匹配单元6，所述阻抗匹配单元6一端与所述上位机系统单元7相连接，另一端与所述信号输入端口单元1相连接；所述阻抗匹配单元6用于接收所述上位机系统单元7发送的阻抗测量指令，根据所述阻抗测量指令对所述信号输入端口单元1的标准器以及被试品的输出阻抗进行测量，得到标准器输出阻抗以及被试品输出阻抗，并将所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗发送至所述上位机系统单元7；

上位机系统单元7，所述上位机系统单元7分别与所述时序控制单元2、所述通道切换单元3、所述双通道AD转换单4元以及所述阻抗匹配单元6相连接；所述上位机系统单元7用于发送触发周期为T秒以及测量时间为M秒的所述触发信号至所述时序控制单元2；所述上位机系统单元7用于接收所述通道切换单元3发送的所述开关状态逻辑信号，并根据所述开关状态逻辑信号判断所述标准器模拟电信号以及所述被试品模拟电信号与所述双通道AD转换单元4的所述模拟信号测量结果的对应关系；所述上位机系统单元7用于接收所述双通道AD转换单元4发送的所述模拟信号测量结果；所述上位机系统单元7用于发送阻抗测量指令至所述阻抗匹配单元6，接收阻抗匹配单元5发送的所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗，并根据所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗确定所述双通道AD转换单元4的测量通道组；所述上位机系统单元7用于根据所选择的所述测量通道组输出阻抗、所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗，计算输入阻抗影响的修正值，并根据所述模拟信号测量结果以及所述输入阻抗影响的修正值计算出最终的直流电压比例量值溯源结果。

进一步的，所述装置还包括：

协议解析单元5，所述协议解析单元5一端分别与所述信号输入端口单元1以及所述时序控制单元2相连接，另一端与所述上位机系统单元7相连接；所述协议解析单元5用于接收所述时序控制单元2发送的所述触发信号；所述协议解析单元5用于接收所述信号输入端口单元1发送的所述被试数字电信号，将所述被试数字电信号按照规定的协议进行解析得到被试品的一次电压测量值，并根据所述触发信号将所述一次电压测量值发送至所述上位机系统单元7，所述上位机系统单元7根据所述一次电压测量值以及所述修正值计算出最终的直流电压比例量值溯源结果。

图3为本发明具体实施方式的一种测量直流电压比例量值误差的自适应交替测量方法的流程图。如图3所示，所述方法包括：

步骤210，测量所述标准器以及所述被试品的输出阻抗，得到标准器输出阻抗以及被试品输出阻抗。

步骤220，根据所述标准器输出阻抗以及被试品输出阻抗确定测量通道组。

步骤230，接收标准器发送的标准模拟电信号以及被试品发送的被试模拟电信号；所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号包括直流电压；

进一步的，在接收标准器发送的标准模拟电信号以及被试品发送的被试模拟电信号之后还包括接收标被试品发送的被试数字电信号。

步骤240，接收触发信号，根据所述触发信号控制开关状态切换并生成相应的开关逻辑状态，交替对所述测量通道组内的所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号进行AD采样，得到模拟信号测量结果；根据所述开关逻辑状态，判断所述标准器模拟信号以及所述被试模拟信号分别对应的输出通道；

进一步的，所述触发信号包括触发周期为T秒以及测量时间为M秒的电信号，所述T以及M为正数。接收所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号；

进一步的，所述根据所述触发信号控制开关状态切换，交替对所述测量通道组内的所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号进行AD采样，得到模拟信号测量结果包括：

在所述测量通道组内第一通道对所述标准模拟电信号进行AD采样，在所述测量通道组内第二通道对所述被试模拟电信号进行AD采样，得到第一组模拟信号测量结果；

根据所述触发信号切换控制开关状态；

在所述测量通道组内第一通道对所述被试模拟电信号进行AD采样，在所述测量通道组内第二通道对所述标准模拟电信号进行AD采样，得到第二组模拟信号测量结果。

步骤250，根据所述测量通道组的输出阻抗、所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗计算输入阻抗影响的修正值，并根据所述模拟信号测量结果以及所述修正值，得到最终的直流电压比例量值溯源结果；

进一步的，所述最终的直流电压比例量值溯源结果的计算公式为：

其中，ε_i为触发脉冲i时的被试品溯源结果，ε_i+1为触发脉冲i+1时的被试品溯源结果；u_1-i′为在触发脉冲i时通道AD1测量的标准器输出信号，u_2-i′为在触发脉冲i时通道AD2测量的被试品输出信号；u_1-i+1′为下一个触发脉冲i+1时开关状态发生变化后，通道AD1测量的被试品输出信号，u_2-i+1′为下一个触发脉冲i+1时开关状态发生变化后，通道AD2测量的标准器输出信号；

ε′＝ε+Δε₁+Δε₂

其中，ε'为最终的直流电压比例量值溯源结果，ε为对多次交替测量后进行平均得到被试品的溯源结果，Δε₁为标准器误差，Δε₂为被试品误差；

进一步的，在接收被试品发送的被试数字电信号之后还包括解析所述被试数字电信号，得到所述被试品的一次电压测量值；根据所述被试品的一次电压测量值以及所述修正值，得到最终的直流电压比例量值溯源结果。

进一步的，所述最终的直流电压比例量值溯源结果的计算公式为：

ε＝(U-ku)/(ku)

其中，ε为测量得到的溯源结果，U为所述被试品的一次电压值，k为标准器的直流电压比例量值，u为所述标准模拟电信号经AD采样后得到的模拟信号测量结果；

ε′＝ε+Δε₁

其中，ε'为最终的直流电压比例量值溯源结果，Δε₁为标准器误差。

步骤260，根据所述直流电压比例量值溯源结果得到所述被试品的直流高压。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (15)

1.一种测量直流电压比例量值误差的自适应交替测量装置，其特征在于，所述装置包括：

信号输入端口单元，所述信号输入端口单元一端分别与通道切换单元以及阻抗匹配单元相连接；所述信号输入端口单元用于接收标准器产生的标准模拟电信号以及被试品产生的被试模拟电信号，并将所述标准模拟电信号以及被试模拟电信号发送至所述通道切换单元；所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号包括直流电压；所述信号输入端口单元用于接收所述阻抗匹配单元发送的阻抗匹配电信号；

时序控制单元，所述时序控制单元一端与上位机系统单元相连接，另一端分别与双通道AD转换单元以及通道切换单元相连接；所述时序控制单元用于接收所述上位机系统单元发送的触发周期为T秒以及测量时间为M秒的触发信号，并将所述触发信号发送至所述通道切换单元以及所述双通道AD转换单元；所述T以及M为正数；

通道切换单元，所述通道切换单元一端与所述双通道AD转换单元以及所述上位机系统单元相连接；所述通道切换单元用于将所述标准模拟电信号以及被所述试模拟电信号发送至所述双通道AD转换单元；所述通道切换单元用于根据所述触发信号切换所述通道切换单元内开关工作状态，并将所述通道切换单元内开关工作状态对应的开关状态逻辑信号发送至所述上位机系统单元；

双通道AD转换单元，所述双通道AD转换单元一端与所述上位机系统单元相连接；所述双通道AD转换单元用于接收所述上位机系统单元发送的上位机信号，并根据所述上位机信号选择双通道AD转换单元中的测量通道组的其中一组；所述测量通道组为N组，所述N为正整数；所述双通道AD转换单元用于根据所述触发信号以及所选中的测量通道组进行AD采集得到模拟信号测量结果，并将所述模拟信号测量结果发送至所述上位机系统单元；

阻抗匹配单元，所述阻抗匹配单元一端与所述上位机系统单元相连接；所述阻抗匹配单元用于接收所述上位机系统单元发送的阻抗测量指令，根据所述阻抗测量指令对所述信号输入端口单元的标准器以及被试品的输出阻抗进行测量，得到标准器输出阻抗以及被试品输出阻抗，并将所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗发送至所述上位机系统单元；

上位机系统单元，所述上位机系统单元用于根据所述开关状态逻辑信号判断所述标准器模拟电信号以及所述被试品模拟电信号与所述双通道AD转换单元的所述模拟信号测量结果的对应关系；所述上位机系统单元用于根据所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗确定所述双通道AD转换单元的测量通道组；所述上位机系统单元用于根据所选择的所述测量通道组输出阻抗、所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗，计算输入阻抗影响的修正值，并根据所述模拟信号测量结果以及所述输入阻抗影响的修正值计算出最终的直流电压比例量值溯源结果。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号输入端口单元还用于接收被试品产生的被试数字电信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

协议解析单元，所述协议解析单元一端分别与所述信号输入端口单元以及所述时序控制单元相连接，另一端与所述上位机系统单元相连接；所述协议解析单元用于接收所述时序控制单元发送的所述触发信号；所述协议解析单元用于接收所述信号输入端口单元发送的所述被试数字电信号，将所述被试数字电信号按照规定的协议进行解析得到被试品的一次电压测量值，并根据所述触发信号将所述一次电压测量值发送至所述上位机系统单元。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号输入端口单元包括：标准器模拟端口以及被试品模拟端口；所述标准器模拟端口的输入端与标准器的输出端相连接，所述被试品模拟端口的输入端与模拟量输出的被试品的输出端口相连接；所述标准器模拟端口的输出端与所述通道切换单元的第一输入端相连接，被试品模拟端口的输出端与所述通道切换单元的第二输入端相连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通道切换单元包括：

触发信号接收模块，所述触发信号接收模块一端与所述时序控制单元相连接，另一端与所述开关模块相连接；所述触发信号接收模块用于接收所述时序控制单元发送的所述触发信号，并将所述触发信号发送至所述开关模块；

开关模块，所述开关模块一端与所述触发信号接收模块以及所述信号输入端口单元相连接，另一端与双通道AD转换单元以及开关状态逻辑模块相连接；所述开关模块用于接收所述信号输入端口单元发送的所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号，根据所述触发信号切换开关的工作状态后，将所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号发送至所述双通道AD转换单元；所述开关模块用于发送切换开关后工作状态对应的开关信号至所述开关状态逻辑模块；所述开关模块包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；

开关状态逻辑模块，所述开关状态逻辑模块一端与所述开关模块相连接，另一端与所述上位机系统单元相连接；所述开关状态逻辑模块用于根据所述开关信号确定开关状态逻辑信号，并将所述开关状态逻辑信号发送至所述上位机系统单元。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述切换开关的工作状态包括：第一工作状态以及第二工作状态；所述第一工作状态包括所述第一输入端与第一输出端相连接，第二输入端与第二输出端相连接；所述第二工作状态包括所述第一输入端与第二输出端相连接，第二输入端与第一输出端相连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一工作状态对应的所述开关信号包括逻辑高位；所述第二工作状态对应的所述开关信号包括逻辑低位。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述双通道AD转换单元包括：

通道选择模块，所述通道选择模块一端分别与所述通道切换单元以及所述上位机系统单元相连接，另一端与AD测量模块相连接；所述通道选择模块用于接收所述上位机系统单元发送的上位机信号，并根据所述上位机信号选择所述AD测量模块的测量通道组的其中一组；所述通道选择模块用于接收所述通道切换单元发送的所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号，并将所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号发送至所述AD测量模块；

AD测量模块，所述AD测量模块一端分别与所述通道选择模块以及所述时序控制模块相连接，另一端与所述上位机系统单元相连接；所述AD测量模块包含N组测量通道组，所述N为正整数；所述AD测量模块用于对所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号进行AD采集，得到模拟信号测量结果，并将所述模拟信号测量结果发送至所述上位机系统单元。

9.一种测量直流电压比例量值误差的自适应交替测量方法，其特征在于，所述方法包括：

测量所述标准器以及所述被试品的输出阻抗，得到标准器输出阻抗以及被试品输出阻抗；

根据所述标准器输出阻抗以及被试品输出阻抗确定测量通道组；

接收标准器发送的标准模拟电信号以及被试品发送的被试模拟电信号；所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号包括直流电压；

接收触发信号，根据所述触发信号控制开关状态切换并生成相应的开关逻辑状态，交替对所述测量通道组内的所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号进行AD采样，得到模拟信号测量结果；

根据所述开关逻辑状态，判断所述标准器模拟信号以及所述被试模拟信号分别对应的输出通道；

根据所述测量通道组的输出阻抗、所述标准器输出阻抗以及所述被试品输出阻抗计算输入阻抗影响的修正值，并根据所述模拟信号测量结果以及所述修正值，得到最终的直流电压比例量值溯源结果；

根据所述直流电压比例量值溯源结果得到所述被试品的直流高压。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述触发信号包括触发周期为T秒以及测量时间为M秒的电信号，所述T以及M为正数。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述触发信号控制开关状态切换，交替对所述测量通道组内的所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号进行AD采样，得到模拟信号测量结果包括：

接收所述标准模拟电信号以及所述被试模拟电信号；

在所述测量通道组内第一通道对所述标准模拟电信号进行AD采样，在所述测量通道组内第二通道对所述被试模拟电信号进行AD采样，得到第一组模拟信号测量结果；

根据所述触发信号切换控制开关状态；

在所述测量通道组内第一通道对所述被试模拟电信号进行AD采样，在所述测量通道组内第二通道对所述标准模拟电信号进行AD采样，得到第二组模拟信号测量结果。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述最终的直流电压比例量值溯源结果的计算公式为：

其中，ε_i为触发脉冲i时的被试品溯源结果，ε_i+1为触发脉冲i+1时的被试品溯源结果；u_1-i′为在触发脉冲i时通道AD1测量的标准器输出信号，u_2-i′为在触发脉冲i时通道AD2测量的被试品输出信号；u_1-i+1′为下一个触发脉冲i+1时开关状态发生变化后，通道AD1测量的被试品输出信号，u_2-i+1′为下一个触发脉冲i+1时开关状态发生变化后，通道AD2测量的标准器输出信号；

ε′＝ε+Δε₁+Δε₂

其中，ε'为最终的直流电压比例量值溯源结果，ε为对多次交替测量后进行平均得到被试品的溯源结果，Δε₁为标准器误差，Δε₂为被试品误差。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在接收标准器发送的标准模拟电信号以及被试品发送的被试模拟电信号之后还包括接收标被试品发送的被试数字电信号。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在接收被试品发送的被试数字电信号之后还包括解析所述被试数字电信号，得到所述被试品的一次电压测量值；根据所述被试品的一次电压测量值以及所述修正值，得到最终的直流电压比例量值溯源结果。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述最终的直流电压比例量值溯源结果的计算公式为：

ε＝(U-ku)/(ku)

其中，ε为测量得到的溯源结果，U为所述被试品的一次电压值，k为标准器的直流电压比例量值，u为所述标准模拟电信号经AD采样后得到的模拟信号测量结果；

ε′＝ε+Δε₁

其中，ε'为最终的直流电压比例量值溯源结果，Δε₁为标准器误差。