CN110967659B - 一种继电器综测仪的校准装置、系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种继电器综测仪的校准装置、系统及方法，该装置包括：逻辑门模块，与一函数/任意波形发生器相连，用于在所述函数/任意波形发生器生成的延时信号的驱动下，生成开关控制信号；开关模块，用于在所述开关控制信号的驱动下导通或截止，以模拟继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间，从而实现对继电器综测仪吸合弹跳时间和释放弹跳时间的校准。本发明提供的技术方案，由于函数/任意波形发生器具有外触发延时功能，且校准装置可以模拟各种不同弹跳时间间隔点的继电器的弹跳，所以解决了现有技术不能精确设定要校准的吸合释放弹跳时间间隔点，从而造成所校准的点不能覆盖整个量程范围的难题。

Description

一种继电器综测仪的校准装置、系统及方法
技术领域
本发明涉及测量仪器校准技术领域，具体涉及一种继电器综测仪的校准装置、系统及方法。
背景技术
继电器综测仪主要由时间测量单元、电压测量单元、电流测量单元、电阻测量单元、线圈电源、测试夹具和计算机等部分组成。继电器综测仪是用于测试继电器的吸合时间、释放时间、吸合弹跳时间、释放弹跳时间、线圈电阻、触头接触电阻、电压、电流等多参数的综合测试仪。
吸合弹跳时间指给继电器线圈通电后，从转换触点与常开触点第一次合上开始到最后稳定地合上为止的时间间隔。释放弹跳时间指给继电器线圈断电后，从转换触点与常开触点第一次分开开始到最后稳定地分开为止的时间间隔。
继电器综测仪测试继电器吸合弹跳时间和释放弹跳时间的工作原理如说明书附图中的图1所示：左边虚线框为继电器综测仪，右边虚线框为被测继电器。将继电器的转换触点、常闭触点和常开触点分别连接到继电器综测仪对应的转换端、常闭端和常开端，继电器的线圈接到继电器综测仪的线圈电源端。
吸合弹跳时间测量方法如下：设置继电器综测仪为吸合弹跳时间测量功能，启动测量。当继电器综测仪的线圈电源端输出继电器线圈所需的额定电压时，继电器线圈通电，经过一段时间后，转换触点与常开触点第1次合上时开始计时。此后转换触点与常开触点不断的分开与合上即弹跳，到最后稳定地合上时，继电器综测仪停止计时，这一段时间间隔为继电器的吸合弹跳时间。
释放弹跳时间测量方法如下：设置继电器综测仪为释放弹跳时间测量功能，启动测量。测试顺序是：首先，继电器综测仪的线圈电源端输出继电器线圈所需的额定电压加到继电器线圈上，使继电器处于工作状态，此时转换触点与常开触点是闭合的。当继电器综测仪的线圈电源端输出电压由线圈的额定电压变为0V时，即给继电器线圈断电，经过一段时间后，转换触点与常开触点第1次分开时开始计时。此后转换触点与常开触点不断的合上与分开即弹跳，到最后稳定地分开时，继电器综测仪停止计时，这一段时间间隔为继电器的释放弹跳时间。
目前，继电器综测仪是继电器科研、生产、测试单位根据继电器测试需求而研制的专用测试设备，对其校准还没有专用的校准装置或校准规范。现行的一种典型的校准方法是用波形类仪器，如波形记录仪或示波器作为标准仪器，测出吸合弹跳和释放弹跳过程的波形，然后从吸合弹跳波形和释放弹跳波形上计算出吸合弹跳时间和释放弹跳时间。
用波形记录仪对继电器综测仪的吸合弹跳时间和释放弹跳时间校准连接如说明书附图中的图2所示：左边2个虚线框分别为继电器综测仪和波形记录仪，右边虚线框为被测继电器。将继电器综测仪的线圈电源端用电缆连接到波形记录仪的通道1上，将继电器的转换触点和常开触点用电缆连接到波形记录仪的通道2上，设继电器综测仪线圈电源端输出的电压为V1，常开端对转换端的电压为V 2，校准方法如下：
吸合弹跳时间校准：设置继电器综测仪为吸合弹跳时间测量功能，启动测量。当继电器综测仪的线圈电源端输出电压V1时，波形记录仪的通道1在t1时刻测得波形，如说明书附图中的图3所示。继电器通电后，经过一段时间，在t2时刻，转换触点与常开触点第1次合上时，继电器综测仪开始计时，同时波形记录仪的通道2在t2时刻测得波形。此后转换触点与常开触点不断的分开与合上即弹跳，常开端的电压不断的在V 2和0V之间跳变，在t3时刻最后稳定地合上，常开端的电压稳定为0V，继电器综测仪停止计时，同时波形记录仪的通道2在t3时刻测得波形。
如继电器综测仪测得的吸合弹跳时间为Tx，波形记录仪测得的吸合弹跳时间为T0：T0＝t3-t2，吸合弹跳时间测量误差为ΔT：ΔT＝Tx-T0。
释放弹跳时间校准：设置继电器综测仪为释放弹跳时间测量功能，启动测量。测试顺序是：首先，继电器综测仪的线圈电源端输出继电器线圈所需的额定电压V1加到继电器线圈上，使继电器处于工作状态，此时转换触点与常开触点是合上的。当继电器综测仪的线圈电源端输出电压由线圈的额定电压V1变为0V时，即给继电器线圈断电，波形记录仪的通道1在t1时刻测得波形，如说明书附图中的图4所示。经过一段时间后，在t2时刻，转换触点与常开触点第1次分开时，继电器综测仪开始计时，同时波形记录仪的通道2在t2时刻测得波形。此后转换触点与常开触点不断的合上与分开即弹跳，常开端的电压不断的在0V和V 2之间跳变，到t3时最后稳定分开上，常开端的电压稳定为V 2，继电器综测仪停止计时，同时波形记录仪的通道 2在t3时刻测得波形。
如继电器综测仪测得的释放弹跳时间为Tx，波形记录仪测得的释放弹跳时间为T0：T0＝t3-t2，释放弹跳时间测量误差为ΔT：ΔT＝Tx-T0。
这种校准方法有三个难点：第一：由于校准的时间间隔由继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间决定，而每种类型的继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间在一固定的范围内，因而不能精确设定要校准的时间间隔点，如0.5ms、1ms、10ms、100ms等，尤其是继电器综测仪的吸合弹跳时间和释放弹跳时间测量的上限和下限，从而造成所校准的点不能覆盖整个量程范围。第二：即使同一批次的继电器，每只的吸合弹跳时间和释放弹跳时间也各不相同，有的继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间很小，如在校准时用来产生弹跳时间，因而无法对继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间进行校准。第三：用波形记录仪或示波器作标准，由于其内部的晶体振荡器频率准确度及时间测量分辨率不高，因而校准精度不高。
目前，典型的继电器综测仪的吸合弹跳时间和释放弹跳时间测量主要技术指标为：弹跳时间测量范围：0.1ms～120ms，最大允许误差：±(1％读数+0.1ms)，分辨率：0.01ms。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种继电器综测仪的校准装置、系统及方法，以解决现有技术中不能精确设定继电器综测仪要校准的弹跳时间间隔点，尤其是弹跳时间测量的上下限，从而造成所校准的点不能覆盖整个量程范围的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种继电器综测仪的校准装置，包括：
逻辑门模块，与一函数/任意波形发生器相连，用于在所述函数/ 任意波形发生器生成的延时信号的驱动下，生成开关控制信号；
开关模块，用于在所述开关控制信号的驱动下导通或截止，以模拟继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间，从而实现对继电器综测仪吸合弹跳时间和释放弹跳时间的校准；
其中，所述函数/任意波形发生器与待校准的继电器综测仪的线圈电源端相连，用于在所述继电器综测仪的外触发下，生成延时预设时长的延时信号，所述预设时长与待模拟的继电器的吸合时长或者释放时长相等。
优选地，所述逻辑门模块，包括：异或门G1、同或门G2；
所述开关模块，包括：单刀双投开关K1，及PNP型晶体三极管 G3；
其中，所述异或门G1的输入端A4与同或门G2的输入端A6相连并引出到接线端A2，所述异或门G1的输入端A5和同或门G2的输入端A7相连并引出到接线端A3；所述接线端A2与所述函数/任意波形发生器的输出端相连，所述接线端A3与所述函数/任意波形发生器的同步端相连；
所述异或门G1的输出端A8与单刀双投开关K1的A10端相连，所述同或门G2的输出端A9与单刀双投开关K1的A11端相连；
所述PNP型晶体三极管G3的基极通过电阻R1与单刀双投开关 K1的转换端A12相连；所述PNP型晶体三极管G3的发射极引出到接线端A1，所述PNP型晶体三极管G3的集电极接地GND；所述接线端A1与待校准的继电器综测仪的常开端相连。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种继电器综测仪的校准系统，包括：
上述的校准装置，及，函数/任意波形发生器；
所述函数/任意波形发生器与待校准的继电器综测仪的线圈电源端相连，用于在所述继电器综测仪的外触发下，生成延时预设时长的延时信号，所述预设时长与待模拟的继电器的吸合时长或者释放时长相等；
所述校准装置，用于在所述函数/任意波形发生器生成的延时信号的驱动下，生成开关控制信号，并在所述开关控制信号的驱动下导通或截止，以模拟继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间，从而实现对继电器综测仪吸合弹跳时间和释放弹跳时间的校准。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种继电器综测仪的校准方法，包括：
继电器综测仪启动后，外触发函数/任意波形发生器生成延时预设时长的延时信号，所述预设时长与待模拟的继电器的吸合时长或者释放时长相等；
校准装置在所述函数/任意波形发生器生成的延时信号的驱动下，生成开关控制信号，并在所述开关控制信号的驱动下导通或截止，以模拟继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间，从而实现对继电器综测仪吸合弹跳时间和释放弹跳时间的校准。
根据本发明实施例的第四方面，提供一种继电器综测仪的吸合弹跳时间的校准方法，包括：
设置函数/任意波形发生器及校准装置的校准参数，启动测量；
当继电器综测仪的线圈电源端输出电压V 3时，触发函数/任意波形发生器，经延迟时间T1后，从函数/任意波形发生器的输出端输出幅度为V 5的N个脉冲串电压信号，加到异或门G1的A4输入端；
从函数/任意波形发生器的同步输出端输出的脉冲幅度为V 4、脉冲宽度为NT的脉冲电压信号加到异或门G1的A5输入端；
两信号经异或门G1异或后从输出端A8输出，经单刀双投开关 K1的A10端、A12端和电阻R1后加到PNP型晶体三极管G3的基极；
A8输出的脉冲电压信号使PNP型晶体三极管G3不断的在截止状态和饱和导通状态间跳变，从而使A1的电压在V 7到0V间跳变，相当于继电器的转换触点与常开触点不断地分开与合上，从而实现了模拟继电器的弹跳。
优选地，所述设置函数/任意波形发生器及校准装置的校准参数，包括：
将单刀双投开关K1打到A10端；
根据函数/任意波形发生器外触发输入电压的范围要求，调节继电器综测仪线圈电源的输出电压为V 3，使其满足要求；
如继电器的吸合时间为T1，设置函数/任意波形发生器为外触发，触发沿为上升沿，触发延迟时间为T1；
设置函数/任意波形发生器输出波形为脉冲波，输出幅度为V 5，脉冲周期为T，开启函数/任意波形发生器的脉冲串功能；
设置继电器综测仪为吸合弹跳时间测量功能，启动测量。
优选地，所述方法，还包括：
根据要校准的吸合弹跳时间，设置脉冲串为N个脉冲，则函数/ 任意波形发生器输出的标准吸合弹跳时间为(N-1)T；
如继电器综测仪测得的吸合弹跳时间为Tx，函数/任意波形发生器输出的脉冲串电压信号个数为N，函数/任意波形发生器输出的脉冲电压信号周期为T，则吸合弹跳时间测量误差为ΔT：ΔT＝Tx-(N-1)T。
根据本发明实施例的第五方面，提供一种继电器综测仪的释放弹跳时间的校准方法，包括：
设置函数/任意波形发生器及校准装置的校准参数，启动测量；
继电器综测仪的线圈电源端输出电压V 3加到函数/任意波形发生器的外触发输入端上，当继电器综测仪的线圈电源端输出电压由V 3变为0V时，触发函数/任意波形发生器；
经延迟时间T1后，从函数/任意波形发生器的输出端输出幅度为V 5的N个脉冲串电压信号，加到同或门G2的A6输入端；
从函数/任意波形发生器的同步端输出的脉冲幅度为V 4、脉冲宽度为NT的脉冲电压信号加到同或门G2的A7输入端；
两信号经同或门G2同或后从输出端A9输出，经单刀双投开关 K1的A11端、A12端和电阻R1后加到PNP型晶体三极管G3的基极；
同或门G2输出端A9输出的脉冲电压信号使PNP型晶体三极管 G3不断的在饱和导通状态和截止状态间跳变，从而使A1的电压在 0V到V 7间跳变，相当于继电器的转换触点与常开触点不断地合上与分开，从而实现了模拟继电器的弹跳。
优选地，所述设置函数/任意波形发生器及校准装置的校准参数，包括：
将单刀双投开关K1打到A11端；
根据函数/任意波形发生器外触发输入电压的范围要求，调节继电器综测仪线圈电源的输出电压为V 3，使其满足要求；
如继电器的释放时间为T1，设置函数/任意波形发生器为外触发，触发沿为下降沿，触发延迟时间为T1；
设置函数/任意波形发生器输出波形为脉冲波，输出幅度为V 5，脉冲周期为T，开启函数/任意波形发生器的脉冲串功能；
设置继电器综测仪为释放弹跳时间测量功能，启动测量。
优选地，所述方法，还包括：
根据要校准的释放弹跳时间，设置脉冲串为N个脉冲，则函数/ 任意波形发生器输出的标准释放弹跳时间为(N-1)T；
如继电器综测仪测得的释放弹跳时间为Tx，函数/任意波形发生器输出的脉冲串电压信号个数为N，函数/任意波形发生器输出的脉冲电压信号周期为T，则释放弹跳时间测量误差为ΔT：ΔT＝Tx-(N-1)T。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
利用函数/任意波形发生器的外触发延时功能，来模拟继电器的吸合时间和释放时间，如继电器的吸合时间或释放时间为T1，设置函数/任意波形发生器的外触发延时时间为T1，去触发函数/任意波形发生器输出一个脉冲串电压信号，去控制校准装置的PNP型晶体三极管的饱和导通和截止，来模拟继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间，从而实现对继电器综测仪吸合弹跳时间和释放弹跳时间的校准。
由于本发明提供的技术方案，由于函数/任意波形发生器具有外触发延时功能，且校准装置可以模拟各种不同弹跳时间间隔点的继电器的弹跳，所以解决了现有技术不能精确设定要校准的吸合释放弹跳时间间隔点，从而造成所校准的点不能覆盖整个量程范围的难题。同时，与波形记录仪或示波器测量时间相比，本发明提供的技术方案，由于函数/任意波形发生器内的晶体振荡器频率准确度及输出的时间信号分辨率高，因而能大幅提高校准精度。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据背景技术示出的继电器综测仪测试继电器吸合释放弹跳时间的电路原理图；
图2是根据背景技术示出的用波形记录仪对继电器综测仪的吸合释放弹跳时间校准的电路连接图；
图3是根据背景技术示出的用波形记录仪对继电器综测仪的吸合弹跳时间校准的波形图；
图4是根据背景技术示出的用波形记录仪对继电器综测仪的释放弹跳时间校准的波形图；
图5是根据一示例性实施例示出的一种继电器综测仪的校准装置的电路原理图；
图6是根据一示例性实施例示出的一种继电器综测仪的校准系统的电路原理图；
图7是根据一示例性实施例示出的校准继电器综测仪的吸合弹跳时间的波形图；
图8是根据一示例性实施例示出的校准继电器综测仪的释放弹跳时间的波形图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图5是根据一示例性实施例示出的一种继电器综测仪的校准装置的电路原理图，如图5所示，该装置包括：
逻辑门模块，与一函数/任意波形发生器相连，用于在所述函数/ 任意波形发生器生成的延时信号的驱动下，生成开关控制信号；
开关模块，用于在所述开关控制信号的驱动下导通或截止，以模拟继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间，从而实现对继电器综测仪吸合弹跳时间和释放弹跳时间的校准；
其中，所述函数/任意波形发生器与待校准的继电器综测仪的线圈电源端相连，用于在所述继电器综测仪的外触发下，生成延时预设时长的延时信号，所述预设时长与待模拟的继电器的吸合时长或者释放时长相等。
优选地，所述逻辑门模块，包括：异或门G1、同或门G2；
所述开关模块，包括：单刀双投开关K1，及PNP型晶体三极管 G3；
其中，所述异或门G1的输入端A4与同或门G2的输入端A6相连并引出到接线端A2，所述异或门G1的输入端A5和同或门G2的输入端A7相连并引出到接线端A3；所述接线端A2与所述函数/任意波形发生器的输出端相连，所述接线端A3与所述函数/任意波形发生器的同步端相连；
所述异或门G1的输出端A8与单刀双投开关K1的A10端相连，所述同或门G2的输出端A9与单刀双投开关K1的A11端相连；
所述PNP型晶体三极管G3的基极通过电阻R1与单刀双投开关 K1的转换端A12相连；所述PNP型晶体三极管G3的发射极引出到接线端A1，所述PNP型晶体三极管G3的集电极接地GND；所述接线端A1与待校准的继电器综测仪的常开端相连。
优选地，所述接线端A1、A2和A3均为BNC型接头。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，利用函数/任意波形发生器的外触发延时功能，来模拟继电器的吸合时间和释放时间，如继电器的吸合时间或释放时间为T1，设置函数/任意波形发生器的外触发延时时间为T1，去触发函数/任意波形发生器输出一个脉冲串电压信号，去控制校准装置的PNP型晶体三极管的饱和导通和截止，来模拟继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间，从而实现对继电器综测仪吸合弹跳时间和释放弹跳时间的校准。
由于本实施例提供的技术方案，由于函数/任意波形发生器具有外触发延时功能，且校准装置可以模拟各种不同弹跳时间间隔点的继电器的弹跳，所以解决了现有技术不能精确设定要校准的吸合释放弹跳时间间隔点，从而造成所校准的点不能覆盖整个量程范围的难题。同时，与波形记录仪或示波器测量时间相比，本实施例提供的技术方案，由于函数/任意波形发生器内的晶体振荡器频率准确度及输出的时间信号分辨率高，因而能大幅提高校准精度。
图6是根据一示例性实施例示出的一种继电器综测仪的校准系统的电路原理图，如图6所示，该系统包括：
上述的校准装置100，及，函数/任意波形发生器200；
所述函数/任意波形发生器200与待校准的继电器综测仪的线圈电源端相连，用于在所述继电器综测仪的外触发下，生成延时预设时长的延时信号，所述预设时长与待模拟的继电器的吸合时长或者释放时长相等；
所述校准装置100，用于在所述函数/任意波形发生器200生成的延时信号的驱动下，生成开关控制信号，并在所述开关控制信号的驱动下导通或截止，以模拟继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间，从而实现对继电器综测仪吸合弹跳时间和释放弹跳时间的校准。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，利用函数/任意波形发生器的外触发延时功能，来模拟继电器的吸合时间和释放时间，如继电器的吸合时间或释放时间为T1，设置函数/任意波形发生器的外触发延时时间为T1，去触发函数/任意波形发生器输出一个脉冲串电压信号，去控制校准装置的PNP型晶体三极管的饱和导通和截止，来模拟继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间，从而实现对继电器综测仪吸合弹跳时间和释放弹跳时间的校准。
由于本实施例提供的技术方案，由于函数/任意波形发生器具有外触发延时功能，且校准装置可以模拟各种不同弹跳时间间隔点的继电器的弹跳，所以解决了现有技术不能精确设定要校准的吸合释放弹跳时间间隔点，从而造成所校准的点不能覆盖整个量程范围的难题。同时，与波形记录仪或示波器测量时间相比，本实施例提供的技术方案，由于函数/任意波形发生器内的晶体振荡器频率准确度及输出的时间信号分辨率高，因而能大幅提高校准精度。
根据本发明一示例性实施例示出的一种继电器综测仪的校准方法，包括：
继电器综测仪启动后，外触发函数/任意波形发生器生成延时预设时长的延时信号，所述预设时长与待模拟的继电器的吸合时长或者释放时长相等；
校准装置在所述函数/任意波形发生器生成的延时信号的驱动下，生成开关控制信号，并在所述开关控制信号的驱动下导通或截止，以模拟继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间，从而实现对继电器综测仪吸合弹跳时间和释放弹跳时间的校准。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，利用函数/任意波形发生器的外触发延时功能，来模拟继电器的吸合时间和释放时间，如继电器的吸合时间或释放时间为T1，设置函数/任意波形发生器的外触发延时时间为T1，去触发函数/任意波形发生器输出一个脉冲串电压信号，去控制校准装置的PNP型晶体三极管的饱和导通和截止，来模拟继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间，从而实现对继电器综测仪吸合弹跳时间和释放弹跳时间的校准。
由于本实施例提供的技术方案，由于函数/任意波形发生器具有外触发延时功能，且校准装置可以模拟各种不同弹跳时间间隔点的继电器的弹跳，所以解决了现有技术不能精确设定要校准的吸合释放弹跳时间间隔点，从而造成所校准的点不能覆盖整个量程范围的难题。同时，与波形记录仪或示波器测量时间相比，本实施例提供的技术方案，由于函数/任意波形发生器内的晶体振荡器频率准确度及输出的时间信号分辨率高，因而能大幅提高校准精度。
可以理解的是，本发明提供的技术方案，校准方法包括继电器综测仪吸合弹跳时间的校准方法，及，继电器综测仪释放弹跳时间的校准方法。
根据本发明一实施例示出的一种继电器综测仪吸合弹跳时间的校准方法，包括：
步骤11、将单刀双投开关K1打到A10端；
步骤12、根据函数/任意波形发生器外触发输入电压的范围要求，调节继电器综测仪线圈电源的输出电压为V 3，使其满足要求；
步骤13、如继电器的吸合时间为T1，设置函数/任意波形发生器为外触发，触发沿为上升沿，触发延迟时间为T1；
步骤14、设置函数/任意波形发生器输出波形为脉冲波，输出幅度为V 5，脉冲周期为T，开起函数/任意波形发生器的脉冲串功能。根据要校准的吸合弹跳时间，设置脉冲串为N个脉冲，则函数/任意波形发生器输出的标准吸合弹跳时间为(N-1)T；
步骤15、设置继电器综测仪为吸合弹跳时间测量功能，启动测量。
步骤16、当继电器综测仪的线圈电源端输出电压V 3时，触发函数/任意波形发生器，经延迟时间T1后，从函数/任意波形发生器的输出端输出幅度为V 5的N个脉冲串电压信号，加到异或门G1的A4 输入端。从函数/任意波形发生器的同步输出端输出的脉冲幅度为V4、脉冲宽度为NT的脉冲电压信号加到异或门G1的A5输入端。两信号经异或门G1异或后从输出端A8输出，经单刀双投开关K1的A10 端、A12端和电阻R1后加到PNP型晶体三极管G3的基极。
各相应点的波形如说明书附图中的图7所示，图中以一串脉冲个数为11，即N＝11的脉冲电压信号为例进行说明。异或门G1输出端 A8从b1、b2到b3处为0V，PNP型晶体三极管G3始终处于饱和导通状态，从b3到b4处电压为V 6，PNP型晶体三极管G3处于截止状态，因此从b1到b4继电器综测仪不会开始计时。在b4处异或门G1输出端A8电压从V 6跳变到0V，PNP型晶体三极管G3从截止状态变为饱和导通状态，A1的电压从V 7变为0V，相当于继电器的转换触点与常开触点第1次合上，继电器综测仪开始计时。此后，A8 输出的脉冲电压信号使PNP型晶体三极管G3不断的在截止状态和饱和导通状态间跳变，从而使A1的电压在V 7到0V间跳变，相当于继电器的转换触点与常开触点不断的分开与合上，从而实现了模拟继电器的弹跳。到b6处时，A8从V 6跳变到0V，G3最后一次从截止状态变为饱和导通状态，A1的电压从V 7跳变为0V，相当于继电器的转换触点与常开触点最后稳定地合上，继电器综测仪停止计时。
如继电器综测仪测得的吸合弹跳时间为Tx，函数/任意波形发生器输出的脉冲串电压信号个数为N，函数/任意波形发生器输出的脉冲电压信号周期为T，则吸合弹跳时间测量误差为ΔT：ΔT＝Tx-(N-1)T。
根据本发明另一实施例示出的一种继电器综测仪释放弹跳时间的校准方法，包括：
步骤21、将单刀双投开关K1打到A11端；
步骤22、根据函数/任意波形发生器外触发输入电压的范围要求，调节继电器综测仪线圈电源的输出电压为V 3，使其满足要求；
步骤23、如继电器的释放时间为T1，设置函数/任意波形发生器为外触发，触发沿为下降沿，触发延迟时间为T1；
步骤24、设置函数/任意波形发生器输出波形为脉冲波，输出幅度为V 5，脉冲周期为T，开起函数/任意波形发生器的脉冲串功能。根据要校准的释放弹跳时间，设置脉冲串为N个脉冲，则函数/任意波形发生器输出的标准释放弹跳时间为(N-1)T；
步骤25、设置继电器综测仪为释放弹跳时间测量功能，启动测量。
步骤26、继电器综测仪的线圈电源端输出电压V 3加到函数/任意波形发生器的外触发输入端上，当继电器综测仪的线圈电源端输出电压由V 3变为0V时，触发函数/任意波形发生器。经延迟时间T1后，从函数/任意波形发生器的输出端输出幅度为V 5的N个脉冲串电压信号，加到同或门G2的A6输入端。从函数/任意波形发生器的同步端输出的脉冲幅度为V 4、脉冲宽度为NT的脉冲电压信号加到同或门G2的A7输入端。两信号经同或门G2同或后从输出端A9输出，经单刀双投开关K1的A11端、A12端和电阻R1后加到PNP型晶体三极管G3的基极。
各相应点的波形如说明书附图中的图8所示，图中以一串脉冲个数为11，即N＝11的脉冲电压信号为例进行说明。同或门G2输出端 A9从c1、c2到c3处电压为V 8，PNP型晶体三极管G3始终处于截止状态，从c3到c4处电压为0V，PNP型晶体三极管G3处于饱和导通状态，因此从c1到c4继电器综测仪不会开始计时。在c4处、同或门G2的输出端A9的电压从0V跳变到V 8，PNP型晶体三极管G3 从饱和导通状态变为截止状态，A1的电压从0V变为V 7，相当于继电器的转换触点与常开触点第1次分开，继电器综测仪开始计时。此后，同或门G2输出端A9输出的脉冲电压信号使PNP型晶体三极管 G3不断的在饱和导通状态和截止状态间跳变，从而使A1的电压在 0V到V 7间跳变，相当于继电器的转换触点与常开触点不断的合上与分开，从而实现了模拟继电器的弹跳。到c6处时，同或门G2输出端 A9从0V跳变到V 8，G3最后一次从饱和导通状态变为截止状态，A1 的电压从0V跳变为V 7，相当于继电器的转换触点与常开触点最后稳定地分，继电器综测仪停止计时。
如继电器综测仪测得的释放弹跳时间为Tx，函数/任意波形发生器输出的脉冲串电压信号个数为N，函数/任意波形发生器输出的脉冲电压信号周期为T，则释放弹跳时间测量误差为ΔT：ΔT＝Tx-(N-1)T。
在具体实践中，为了验证本申请提出的这种校准系统及校准方法的技术效果，以美国安捷伦公司生产的33522A型函数/任意波形发生器为例，对本申请提出的这种校准系统及校准方法进行了验证。
以校准1ms点吸合弹跳时间和释放弹跳时间为例，对33522A型函数/任意波形发生器进行设置。
根据33522A型函数/任意波形发生器外触发电平输入范围，设置继电器综测仪线圈电源电压V 3为5V。按前面板上的Waveforms(波形)键，再按pulse(脉冲)键，即选择输出波形为脉冲波。按前面板上的Units(单位)键，按Period(周期)键，按前面板上的Parameters (波形参数)键，设置周期为0.1ms，即T＝0.1ms。按Pulse Width(脉冲宽度)键，设置脉冲宽度为0.05ms，即将占空比设置为50％。按Amplitude(幅度)键，设置脉冲幅度为5Vpp，即V 5＝5Vpp。按Offset (偏置)键，设置偏置电压为2.5V。按前面板上的CH1(通道1)键，在Output(输出)中选on(打开)，即开启CH1输出，则从CH1端输出低电平为0V、高电平为5V的方波脉冲电压信号。
按前面板上的Burst(脉冲串)键，按on(打开)键，即开启脉冲串功能。按of Cycles(脉冲个数)键，设置为11Cyc，即脉冲个数N＝11，输出波形为11个脉冲。按Burst Period(脉冲串周期)键，设置为 100s，它表示脉冲串的周期为100s，即每隔100s，来1个脉冲串。设置脉冲串的周期的原则是：以从一个脉冲串开始到结束测得数据，并记录好数据所需的时间为参考，适当长些，如设得太长，如要进行第二次测试等的时间较多。
按前面板上的Trigger(触发)键，按Source(触发源)键，选Ext(外触发)，按SyncSrc(同步源)选CH1(通道1)。按Trigger Setup(触发设置)键，由于继电器的吸合时间或释放时间约为几毫秒，因此设置 Delay(延迟)为3ms，即延迟时间T1＝3ms。触发沿设置：当要校准吸合弹跳时间时，按Rising(上升沿)键，设置为上升沿触发；当要校准释放弹跳时间时，按Falling(下降沿)键，设置为下降沿触发，按 Done(确认)键进行确认。
吸合弹跳时间校准：
将单刀双投开关K1打到A10端，设置继电器综测仪为吸合弹跳时间测量功能，启动测量。当继电器综测仪的线圈电源端输出电压在 m1位置由0V跳变为V 3时，触发函数/任意波形发生器，经延迟时间T1后，从函数/任意波形发生器的通道1输出幅度为V 5的N个脉冲串电压信号加到异或门G1的A4输入端。同时，从同步端输出的幅度V 4为3.3V、脉冲宽度为NT的信号加到异或门G1的A5输入端，异或门G1的真值表如表一所示。
Figure BDA0002332941550000211
表一
两输入信号异或后，从异或门G1的输出端A8输出，经单刀双投开关K1的A10端、A12端和电阻R1后加到PNP型晶体三极管G3 的基极，电阻R1起限流作用，各相应点的波形如说明书附图中的图 7所示。竖线m1表示继电器综测仪的线圈电源端输出电压V 3的起点，竖线m2表示函数/任意波形发生器被外触发后输出信号的起点，竖线m3和m4分别表示继电器综测仪吸合弹跳时间测量的起点和终点位置。
从异或门G1的输出端A8的波形可知：从b1、b2、到b3处，异或门G1的输出端A8输出低电平0V，PNP型晶体三极管G3始终处于饱和导通状态，因此继电器综测仪不会开始计时。由于继电器综测仪常开端内部有限流电阻，流过处于饱和导通状态的PNP型晶体三极管G3的发射极和集电极的电流较小，因此，PNP型晶体三极管G3 不会损坏。当异或门G1的输出端A8在b3处从低电平0V跳变到高电平V 6即5V时，PNP型晶体三极管G3从饱和导通状态变为截止状态。到m3位置即b4处时，从高电平V 6跳变到低电平0V，PNP型晶体三极管G3从截止状态变为饱和导通状态，A1的电压从V 7变为 0V，相当于继电器的转换触点与常开触点第1次合上，继电器综测仪开始计时。到b5处时，A8的电压从0V跳变到V 6时，PNP型晶体三极管G3从从饱和导通状态变为截止状态，相当于继电器的转换触点与常开触点第1次分开。此后，A8输出的脉冲电压信号使PNP型晶体三极管G3不断的在饱和导通状态和截止状态间跳变，从而使A1 的电压在0V到V 7间跳变，相当于继电器的转换触点与常开触点不断的合上与分开，从而实现了模拟继电器的弹跳。到m4位置即b6 处时，A8从V 6跳变到0V，G3最后一次从截止状态变为饱和导通状态，A1的电压从V 7跳变为0V，相当于继电器的转换触点与常开触点最后稳定地合上，继电器综测仪停止计时。
如继电器综测仪测得的吸合弹跳时间为Tx，函数/任意波形发生器输出的脉冲串电压信号个数为N，N＝11，函数/任意波形发生器输出的脉冲电压信号周期为T，T＝0.1ms，则吸合弹跳时间测量误差为ΔT：
ΔT＝Tx-(N-1)T＝Tx-(11-1)×0.1＝Tx-1，单位：ms。
释放弹跳时间校准：
将单刀双投开关K1打到A11端，设置继电器综测仪为释放弹跳时间测量功能，启动测量。测试顺序是：首先，继电器综测仪的线圈电源端输出电压V 3加到函数/任意波形发生器的外触发输入端，当继电器综测仪的线圈电源端输出电压在n1位置由V 3跳变为0V时，触发函数/任意波形发生器。经延迟时间T1后，从函数/任意波形发生器的通道1输出幅度为V5的N个脉冲串电压信号加到同或门G2 的A6输入端。同时，从同步端输出的幅度V 4为3.3V、脉冲宽度为 NT的信号加到同或门G2的A7输入端，同或门G2的真值表如表一 所示。两输入信号同或后，从同或门G2的输出端A9输出，经单刀双投开关K1的A11端、A12端和电阻R1后加到PNP型晶体三极管 G3的基极，各相应点的波形如说明书附图中的图8所示。竖线n1表示继电器综测仪的线圈电源端输出电压从V 3跳变为0V时的起点，竖线n2表示函数/任意波形发生器被外触发后输出信号的起点，竖线 n3和n4分别表示继电器综测仪释放弹跳时间测量的起点和终点位置。
从同或门G2的输出端A9的波形可知：从c1、c2、到c3处，G2 的输出端A9输出高电平V 8为5.0V，PNP型晶体三极管G3始终处于截止状态，因此继电器综测仪不会开始计时。
当同或门G2的输出端A9在c3处从高电平V 8跳变到低电平0V 时，PNP型晶体三极管G3从截止状态跳变为饱和导通状态。到n3 位置即c4处时，同或门G2的输出端A9从低电平0V跳变到高电平V 8，PNP型晶体三极管G3从饱和导通状态变为截止状态，A1的电压从0V变为V 7，相当于继电器的转换触点与常开触点第1次分开，继电器综测仪开始计时。到c5处时，A9的电压从高电平V 8跳变到低电平0V时，PNP型晶体三极管G3从截止状态跳变为饱和导通状态，相当于继电器的转换触点与常开触点第1次合上。此后，A9输出的脉冲电压信号使G3不断的在截止状态和饱和导通状态间跳变，从而使A1的电压在V 7到0V间跳变，相当于继电器的转换触点与常开触点不断的分开与合上，从而实现了模拟继电器的弹跳。到n4位置即 c6处时，A9从0V跳变到V 8，G3最后一次从饱和导通状态变为截止状态，A1的电压从0V变为V 7，相当于继电器的转换触点与常开触点最后稳定地分开，继电器综测仪停止计时。
如继电器综测仪测得的释放弹跳时间为Tx，函数/任意波形发生器输出的脉冲串电压信号个数为N，N＝11，函数/任意波形发生器输出的脉冲电压信号周期为T，T＝0.1ms，则释放弹跳时间测量误差为ΔT：
ΔT＝Tx-(N-1)T＝Tx-(11-1)×0.1＝Tx-1，单位：ms。
如继电器综测仪测得的释放弹跳时间为Tx，释放弹跳时间测量误差按(4)式计算。
主要技术指标：
校准装置用函数/任意波形发生器产生的脉冲串电压信号作为标准时间间隔信号，因此，校准装置的主要指标取决于所用函数/任意波形发生器。同时，选用频率准确度高的晶振作为函数/任意波形发生器的内部晶振，或用频率准确度高的外接参考频标代替函数/任意波形发生器的内部晶振，可大幅提高输出时间间隔的精度。如用 33522A型函数/任意波形发生器，输出脉冲串电压信号的时间范围： 1μs～100s，连续可调。如果脉冲电压信号的周期为T，一串脉冲电压信号的个数为N，33522A型函数/任意波形发生器的内部晶体振荡器的频率准确度为：±5×10-8，则输出的吸合释放弹跳时间最大允许误差为：±5×10-8×(N-1)T。
由实验结果可知，本发明提供的技术方案，利用函数/任意波形发生器的外触发延时功能，来模拟继电器的吸合时间和释放时间，如继电器的吸合时间或释放时间为T1，设置函数/任意波形发生器的外触发延时时间为T1，去触发函数/任意波形发生器输出一个脉冲串电压信号，去控制校准装置的PNP型晶体三极管的饱和导通和截止，来模拟继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间，从而实现对继电器综测仪吸合弹跳时间和释放弹跳时间的校准。
由于本发明提供的技术方案，由于函数/任意波形发生器具有外触发延时功能，且校准装置可以模拟各种不同弹跳时间间隔点的继电器的弹跳，所以解决了现有技术不能精确设定要校准的吸合释放弹跳时间间隔点，从而造成所校准的点不能覆盖整个量程范围的难题。同时，与波形记录仪或示波器测量时间相比，本发明提供的技术方案，由于函数/任意波形发生器内的晶体振荡器频率准确度及输出的时间信号分辨率高，因而能大幅提高校准精度。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种继电器综测仪的校准装置，其特征在于，包括：
逻辑门模块，与一函数/任意波形发生器相连，用于在所述函数/任意波形发生器生成的延时信号的驱动下，生成开关控制信号；
开关模块，用于在所述开关控制信号的驱动下导通或截止，以模拟继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间，从而实现对继电器综测仪吸合弹跳时间和释放弹跳时间的校准；
其中，所述函数/任意波形发生器与待校准的继电器综测仪的线圈电源端相连，用于在所述继电器综测仪的外触发下，生成延时预设时长的延时信号，所述预设时长与待模拟的继电器的吸合时长或者释放时长相等；
所述逻辑门模块，包括：异或门G1、同或门G2；
所述开关模块，包括：单刀双投开关K1，及PNP型晶体三极管G3；
其中，所述异或门G1的输入端A4与同或门G2的输入端A6相连并引出到接线端A2，所述异或门G1的输入端A5和同或门G2的输入端A7相连并引出到接线端A3；所述接线端A2与所述函数/任意波形发生器的输出端相连，所述接线端A3与所述函数/任意波形发生器的同步端相连；
所述异或门G1的输出端A8与单刀双投开关K1的A10端相连，所述同或门G2的输出端A9与单刀双投开关K1的A11端相连；
所述PNP型晶体三极管G3的基极通过电阻R1与单刀双投开关K1的转换端A12相连；所述PNP型晶体三极管G3的发射极引出到接线端A1，所述PNP型晶体三极管G3的集电极接地GND；所述接线端A1与待校准的继电器综测仪的常开端相连。
2.一种继电器综测仪的校准系统，其特征在于，包括：
权利要求1所述的校准装置，及，函数/任意波形发生器；
所述函数/任意波形发生器与待校准的继电器综测仪的线圈电源端相连，用于在所述继电器综测仪的外触发下，生成延时预设时长的延时信号，所述预设时长与待模拟的继电器的吸合时长或者释放时长相等；
所述校准装置，用于在所述函数/任意波形发生器生成的延时信号的驱动下，生成开关控制信号，并在所述开关控制信号的驱动下导通或截止，以模拟继电器的吸合弹跳时间和释放弹跳时间，从而实现对继电器综测仪吸合弹跳时间和释放弹跳时间的校准。
3.一种继电器综测仪的吸合弹跳时间的校准方法，其特征在于，包括：
设置函数/任意波形发生器及校准装置的校准参数，启动测量；
当继电器综测仪的线圈电源端输出电压V3时，触发函数/任意波形发生器，经延迟时间T1后，从函数/任意波形发生器的输出端输出幅度为V5的N个脉冲串电压信号，加到异或门G1的A4输入端；
从函数/任意波形发生器的同步输出端输出的脉冲幅度为V4、脉冲宽度为NT的脉冲电压信号加到异或门G1的A5输入端；
两信号经异或门G1异或后从输出端A8输出，经单刀双投开关K1的A10端、A12端和电阻R1后加到PNP型晶体三极管G3的基极；
异或门G1输出端A8输出的脉冲电压信号使PNP型晶体三极管G3不断的在截止状态和饱和导通状态间跳变，从而使A1的电压在V7到0V间跳变，以模拟继电器的转换触点与常开触点不断地分开与合上，从而实现了模拟继电器的弹跳。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设置函数/任意波形发生器及校准装置的校准参数，包括：
将单刀双投开关K1打到A10端；
根据函数/任意波形发生器外触发输入电压的范围要求，调节继电器综测仪线圈电源的输出电压为V3，使其满足要求；
如继电器的吸合时间为T1，设置函数/任意波形发生器为外触发，触发沿为上升沿，触发延迟时间为T1；
设置函数/任意波形发生器输出波形为脉冲波，输出幅度为V5，脉冲周期为T，开启函数/任意波形发生器的脉冲串功能；
设置继电器综测仪为吸合弹跳时间测量功能，启动测量。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
根据要校准的吸合弹跳时间，设置脉冲串为N个脉冲，则函数/任意波形发生器输出的标准吸合弹跳时间为(N-1)T；
如继电器综测仪测得的吸合弹跳时间为Tx，函数/任意波形发生器输出的脉冲串电压信号个数为N，函数/任意波形发生器输出的脉冲电压信号周期为T，则计算吸合弹跳时间测量误差为ΔT：ΔT＝Tx-(N-1)T。
6.一种继电器综测仪的释放弹跳时间的校准方法，其特征在于，包括：
设置函数/任意波形发生器及校准装置的校准参数，启动测量；
继电器综测仪的线圈电源端输出电压V3加到函数/任意波形发生器的外触发输入端上，当继电器综测仪的线圈电源端输出电压由V3变为0V时，触发函数/任意波形发生器；
经延迟时间T1后，从函数/任意波形发生器的输出端输出幅度为V5的N个脉冲串电压信号，加到同或门G2的A6输入端；
从函数/任意波形发生器的同步端输出的脉冲幅度为V4、脉冲宽度为NT的脉冲电压信号加到同或门G2的A7输入端；
两信号经同或门G2同或后从输出端A9输出，经单刀双投开关K1的A11端、A12端和电阻R1后加到PNP型晶体三极管G3的基极；
同或门G2输出端A9输出的脉冲电压信号使PNP型晶体三极管G3不断的在饱和导通状态和截止状态间跳变，从而使A1的电压在0V到V7间跳变，以模拟继电器的转换触点与常开触点不断地合上与分开，从而实现了模拟继电器的弹跳。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述设置函数/任意波形发生器及校准装置的校准参数，包括：
将单刀双投开关K1打到A11端；
根据函数/任意波形发生器外触发输入电压的范围要求，调节继电器综测仪线圈电源的输出电压为V3，使其满足要求；
如继电器的释放时间为T1，设置函数/任意波形发生器为外触发，触发沿为下降沿，触发延迟时间为T1；
设置函数/任意波形发生器输出波形为脉冲波，输出幅度为V5，脉冲周期为T，开启函数/任意波形发生器的脉冲串功能；
设置继电器综测仪为释放弹跳时间测量功能，启动测量。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
根据要校准的释放弹跳时间，设置脉冲串为N个脉冲，则函数/任意波形发生器输出的标准释放弹跳时间为(N-1)T；
如继电器综测仪测得的释放弹跳时间为Tx，函数/任意波形发生器输出的脉冲串电压信号个数为N，函数/任意波形发生器输出的脉冲电压信号周期为T，则计算释放弹跳时间测量误差为ΔT：ΔT＝Tx-(N-1)T。
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继电器综测仪吸合/释放时间校准方法研究;瞿明生等;《计量与测试技术》;20191031;第46卷(第9期);第62-65页 *

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