CN112051439A - 一种电压测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电压测量仪，包括：电压判断模块、第一电压转换模块、第二电压转换模块和处理显示模块；电压判断模块分别与第一电压转换模块和第二电压转换模块连接，用于判断接入电压信号的信号类型，以及用于根据信号类型将电压信号传输至第一电压转换模块或第二电压转换模块；信号类型包括直流电压信号和交流电压信号；第一电压转换模块、第二电压转换模块均与处理显示模块连接，第一电压转换模块和第二电压转换模块用于将接收到的电压信号转化为数字信号；处理显示模块用于对数字信号进行处理并显示。该电压测量仪可直接测量被测器件两端的电压，无需考虑交流档和直流档的调节，避免了因选错直流档或交流档而造成的电压测量仪的损坏。

Description

一种电压测量仪

技术领域

本发明涉及电力测量装置技术领域，尤其是涉及一种电压测量仪。

背景技术

万用表是电力检测中经常使用的一个电子仪器，可以测量电流、电阻和电压大小等，在实际使用中，继保自动化二次回路上工作时，经常需要通过万用表测量继保自动化装置开出端的电压情况。

现有对自动化装置一般是瞬时动作的，因此电压变化时间在几百毫秒内，当前测量动作信号一般利用万用表的电压档，一端接在出口端，一端接地，观察是否出现电压变化，来判断动作信号是否传至出口端。

然而，采用现有万用表在测量保护或测控开出端电压时，经常出现错误选择万用表交直流档位的情况，导致万用表容易被烧毁损坏。

发明内容

本发明实施例提供了一种电压测量仪，该电压测量仪不设置交流档位和直流档位，可以通过相同的端口直接测量被测器件两端的直流电压信号和交流电压信号，无需考虑交流档和直流档的切换，使用该电压测量仪可以避免因选错直流档或交流档而造成的电压表的损坏。

本发明实施例提供了一种电压测量仪，包括：电压判断模块、第一电压转换模块、第二电压转换模块和处理显示模块；

所述电压判断模块分别与所述第一电压转换模块和第二电压转换模块连接，用于判断接入电压信号的信号类型，以及用于根据所述信号类型将所述电压信号传输至所述第一电压转换模块或所述第二电压转换模块；其中所述信号类型包括直流电压信号和交流电压信号；

所述第一电压转换模块、所述第二电压转换模块均与所述处理显示模块连接，所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块用于将接收到的所述电压信号转化为数字信号；

所述处理显示模块用于对所述数字信号进行处理并显示。

可选的，所述电压判断模块具体用于根据在预设时间内输入到所述电压判断模块的电压信号的大小和/或方向判断所述电压信号的类型。

可选的，所述第一电压转换模块包括直流电压转换模块，所述第二电压转换模块包括交流电压转换模块；

所述电压判断模块用于判断接入电压信号的信号类型为直流电压信号时，将所述电压信号传输至所述第一电压转换模块，所述第一电压转换模块用于将所述直流电压信号转换为第一数字信号；

以及用于在判断接入电压信号的信号类型为交流电压信号时，将所述电压信号传输至所述第二电压转换模块，所述第二电压转换模块用于将所述交流电压信号转换为第二数字信号。

可选的，所述直流电压转换模块包括直流电压取样单元、直流电压处理单元和直流模数转换单元；

所述直流电压取样单元与所述直流电压处理单元连接，用于接收所述电压判断模块输出的直流电压信号，并对所述直流电压信号进行取样得到直流取样信号；

所述直流电压处理单元与所述直流电压模数转换单元连接，用于对所述直流取样信号进行放大和滤波；

所述直流电压模数转换单元用于将放大和滤波后的直流取样信号转换为第一数字信号；

所述交流电压转换模块包括交流电压取样单元、交流电压处理单元和交流模数转换单元；

所述交流电压取样单元与所述交流电压处理单元连接，用于接收所述电压判断模块输出的交流电压信号，并对所述交流电压信号进行取样得到交流取样信号；

所述交流电压处理单元与所述交流电压模数转换单元连接，用于对所述交流取样信号进行放大、整流和滤波；

所述交流电压模数转换单元用于将放大、整流和滤波后的交流取样信号转换为第二数字信号。可选的，处理显示模块包括中央处理模块和显示模块，

所述中央处理模块分别与所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块连接，用于对所述第一数字信号进行计算处理得到直流电压信号的电压值，以及用于对所述第二数字信号进行处理得到交流电压信号的有效值；

所述显示模块与所述中央处理模块连接，用于显示直流电压信号的电压值并将所述直流电压信号的电压值加时标，以及用于显示交流电压信号的有效值并将所述交流电压信号的有效值加时标；和/或用于显示直流电压信号的波形和交流电压信号的波形。

可选的，所述显示模块具体用于在设定时间阈值内所述直流电压信号的变化超过设定电压变化阈值时，对所述直流电压信号变化超过设定电压变化阈值时刻至测量结束时刻的直流电压信号进行记录并加时标，并将记录的直流电压信号反馈至所述中央处理模块。

可选的，所述显示模块还包括存储单元，所述存储单元用于存储多个频率方波对应的第一时间周期，所述显示模块还用于根据所述交流电压信号的时间周期与所述第一时间周期的对比结果确定所述交流电压信号的第二时间周期，并根据所述第二时间周期及在不同时标下的电流电压信号得到所述交流电压信号的波形并显示。

可选的，所述显示模块还包括波形显示按钮和数值显示按钮；

所述显示模块用于在所述电压波形按钮接收到第一触按动作信号时，将所述第一触按动作信号反馈至所述中央处理模块，以使所述中央处理模块控制所述显示模块的显示模式为波形显示；

所述显示模块还用于在所述电压波形按钮接收到第二触按动作信号时，将所述第二触按动作信号反馈至所述中央处理模块，以使所述中央处理模块控制所述显示模块的显示模式为数值显示。

可选的，所述电压判断模块、所述第一电压转换模块、所述第二电压转换模块、所述中央处理模块位于所述显示模块的同一侧。

可选的，本发明实施提供的电压测量仪还包括：电源模块，所述电源模块与所述电压判断模块、所述第一电压转换模块、所述第二电压转换模块、所述中央处理模块和所述显示模块连接，用于为所述电压判断模块、所述第一电压转换模块、所述第二电压转换模块、所述中央处理模块和所述显示模块供电。

本实施例提供的电压测量仪，通过设置电压判断模块来判断所测电压的类型，判断所测电压类型之后进而传输至第一电压转换模块或第二电压转换模块，第一电压转换模块或第二电压转换模块将电压信号转换为处理显示模块可识别的数字信号，处理显示模块对接入的数字信号进行再处理并显示。该电压测量仪不设置交流档位和直流档位，可以通过相同的端口直接测量被测器件两端的直流电压信号和交流电压信号，无需考虑交流档和直流档的切换，使用该电压测量仪可以避免因选错直流档或交流档而造成的电压表的损坏。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种电压测量仪结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种电压测量仪结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的直流电压转换模块结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的交流电压转换模块结构示意图；

图5为本发明实施例三提供的一种电压测量仪结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种电压测量仪结构示意图，参考图1，本实施例提供的电压测量仪，包括：电压判断模块110、第一电压转换模块120、第二电压转换模块130和处理显示模块140；电压判断模块110分别与第一电压转换模块120和第二电压转换模块130连接，用于判断接入电压信号的信号类型，以及用于根据信号类型将电压信号传输至第一电压转换模块110或第二电压转换模块120；其中信号类型包括直流电压信号和交流电压信号；第一电压转换模块120、第二电压转换模块130均与处理显示模块140连接，第一电压转换模块120和第二电压转换模块130用于将接收到的电压信号转化为数字信号；处理显示模块140用于对数字信号进行处理并显示。

具体的，电压测量仪中可以包括输入端口，例如可以包括第一输入端口和第二输入端口，其中第一输入端口可以连接红色引线，第二输入端口可以连接黑色引线，并且与电压判断模块110可分别与第一输入端口和第二输入端口连接，在实际使用中，红色引线和黑色引线分别连接到被测器件电压的两端，电压测量仪启动后，电压信号通过红色引线和黑色引线传送到电压判断模块110，电压判断模块110根据采集到的电压信号特点判断所测得电压信号是直流电压信号还是交流电压信号，示例性的，若电压判断模块110判断到所测电压信号是直流电压信号，则将该直流电压信号传输至第一电压转换模块120，第一电压转换模块120将该直流电压信号转换为数字信号并将该数字信号传输至处理显示模块140，处理显示模块140对该数字信号进行处理后进行显示。

可选的，电压判断模块110具体用于根据在预设时间内输入到电压判断模块110的电压信号的大小和/或方向判断电压信号的类型。

具体的，直流电压信号的特点是电压大小和方向均不发生变化，交流电压信号的特点是电压大小和方向均发生变化，电压判断模块110根据直流电压和交流电压信号的特点来区分所测的电压信号是直流电压信号还是交流电压信号。示例性的，预设时间为0.02s，也就是电压判断模块110根据在0.02s内采集的数据判断所测电压信号的类型。例如，若电压判断模块110在0.02s内采集到的电压信号大小和方向都没有发生变化，则电压判断模块110判断该电压信号为直流电压信号。若电压判断模块110在0.02s内采集到的电压信号大小和方向至少一个发生变化，则电压判断模块110判断该电压信号为交流电压信号。

本实施例提供的电压测量仪中设置了电压判断模块来判断所测电压的类型，所测电压类型判断完之后传输至第一电压转换模块或第二电压转换模块，第一电压转换模块或第二电压转换模块将电压信号转换为处理显示模块可识别的数字信号，处理显示模块对接入的数字信号进行再处理并显示。本发明实施例提供了一种电压测量仪，该电压测量仪不设置交流档位和直流档位，可以通过相同的端口直接测量被测器件两端的直流电压信号和交流电压信号，无需考虑交流档和直流档的切换，使用该电压测量仪可以避免因选错直流档或交流档而造成的电压表的损坏。

实施例二

在上述技术方案的基础上，图2为本发明实施例二提供的一种电压测量仪结构示意图，参考图2，第一电压转换模120包括直流电压转换模块121，第二电压转换模块130包括交流电压转换模块131；电压判断模块用于判断接入电压信号的信号类型为直流电压信号时，将电压信号传输至第一电压转换模块120，第一电压转换模块120用于将直流电压信号转换为第一数字信号；以及用于在判断接入电压信号的信号类型为交流电压信号时，将电压信号传输至第二电压转换模块130，第二电压转换模块130用于将交流电压信号转换为第二数字信号。

具体的，直流电压转换模块121用于将直流电压信号转换为第一数字信号，交流电压转换模块131用于将交流电压信号转换为第二数字信号，第一数字信号和第二数字信号为处理显示模块140可识别的数字信号。

图3为本发明实施例二提供的直流电压转换模块结构示意图，参考图3，直流电压转换模块121包括直流电压取样单元122、直流电压处理单元123和直流电压模数转换单元124；直流电压取样单元122与直流电压处理单元123连接，用于将采取的直流电压信号；直流电压处理单元123与直流电压模数转换单元124连接，用于对直流电压信号进行放大和滤波；直流电压模数转换单元124用于将放大和滤波后的直流电压信号转换为第一数字信号；

图4为本发明实施例二提供的交流电压转换模块结构示意图，参考图4，交流电压转换模块131包括交流电压取样单元132、交流电压处理单元133和交流电压模数转换单元134；交流电压取样单元132与交流电压处理单元133连接，用于将采取的交流电压信号；交流电压处理单元133与交流电压模数转换单元134连接，用于对交流电压信号进行放大、整流和滤波；交流电压模数转换单元134用于将放大、整流和滤波后的交流电压信号转换为第二数字信号。

具体的，直流电压取样单元122利用差分放大电路进行取样，采用差分放大电路可以消除共模干扰，直流电压处理单元123使用放大器对直流电压信号进行放大，放大后进行滤波处理，然后直流电压模数转换单元124将直流电压信号中的模拟信号转换为第一数字信号，直流电压模数转换单元124包括分辨率高、抗工频干扰强的模数转换芯片。直流电压取样单元122中包含稳压二极管，用于保护模数转换芯片不受过高电压的影响。

交流电压取样单元132采用电阻分压方法进行取样，取样后交流电压处理单元133使用放大器对交流电压信号进行放大，放大后进行整流和滤波处理，然后交流电压模数转换单元134将交流电压信号中的模拟信号转换为第二数字信号。为了提高采样交流电压信号的采样精度，本实施例交流电压取样单元132中选取高精度的电阻，交流电压模数转换单元134中选取高精度的模数转换芯片，交流电压取样单元132包含稳压二极管，避免电压过高烧坏回路。

继续参考图2，可选的，处理显示模块140包括中央处理模块141和显示模块142，中央处理模块141分别与第一电压转换模块120和第二电压转换模块130连接，用于对第一数字信号进行计算处理得到直流电压信号的电压值，以及用于对第二数字信号进行处理得到交流电压信号的有效值；显示模块142与中央处理模块141连接，用于显示直流电压信号的电压值并将直流电压信号的电压值加时标，以及用于显示交流电压信号的有效值并将交流电压信号的有效值加时标；和/或用于显示直流电压信号的波形和交流电压信号的波形。

具体的，对于电压值大小的显示，显示模块142显示直流信号的电压值和交流电压信号的有效值，显示模块142还显示直流电压信号的波形和交流电压信号的波形，示例性的，直流电压信号波形显示是将直流电压信号的波形放置在一个直角坐标系中，横坐标表示的时时间，纵坐标表示电压值，通过将电压波形放置在直角坐标系中可以直观的看出电压的大小和方向随时间变化关系。

可选的，显示模块142具体用于在设定时间阈值内直流电压信号的变化超过设定电压变化阈值时，对直流电压信号变化超过设定电压变化阈值时刻至测量结束时刻的直流电压信号进行记录并加时标，并将记录的直流电压信号反馈至中央处理模块。

具体的，对于直流电压设定电压变化阈值是为了避免因零点漂移而造成波形图的混乱。示例性的，将设定电压变化阈值定为5V，当电压测量仪监测到实际电压超过5V后，显示模块开始记录直流电压信号，每个时刻都有对应的直流电压信号，直到没收没有接收到直流电压信号后，将记录的直流电压信号发送给中央处理模块。

可选的，显示模块还包括存储单元，存储单元用于存储多个频率方波对应的第一时间周期，显示模块还用于根据交流电压信号的时间周期与第一时间周期的对比结果确定交流电压信号的第二时间周期，并根据第二时间周期及在不同时标下的电流电压信号得到交流电压信号的波形并显示。

具体的，显示模块中包含存储单元，示例性的，存储单元记录了1Hz~1000Hz电压波形的周期值，将1Hz~1000Hz范围内的电压周期值记为第一时间周期，电压测量仪所测得交流电压信号的周期为第二时间周期，将第二时间周期与第一时间周期进行比较，当第二时间周期的波形横坐标的长度值等于第一时间周期波形的长度值时，第一时间周期的数值就是第二时间周期的数值，显示模块在显示交流电压信号波形时，既显示了交流电压信号波形的大小，也显示了波形周期值。

可选的，显示模块还包括波形显示按钮和数值显示按钮；显示模块用于在电压波形按钮接收到第一触按动作信号时，将第一触按动作信号反馈至中央处理模块，以使中央处理模块控制显示模块的显示模式为波形显示；显示模块还用于在电压波形按钮接收到第二触按动作信号时，将第二触按动作信号反馈至中央处理模块，以使中央处理模块控制显示模块的显示模式为数值显示。

示例性的，当工作人员需要知道所测电压信号的波形时，可以通过触按波形显示按钮，波形显示按钮将该第一触按动作信号反馈给中央处理模块，中央处理器控制显示模块显示所测电压的波形图。电压波形图有数值轴和时间轴，数值轴显示电压的大小，并且数值轴在-500V~+500V范围内可调，时间轴在10ms~5s范围内可调，工作人员通过更改数值轴和时间轴的单位刻度来获得清晰的波形显示。

实施例三

在上述技术方案的基础上，图5为本发明实施例三提供的一种电压测量仪结构示意图，参考图5，电压判断模块110、第一电压转换模块120、第二电压转换模块130、中央处理模块141位于显示模块142的同一侧。

示例性的，电压判断模块110、第一电压转换模块120、第二电压转换模块130、中央处理模块141可以在显示模块142的下方。

可选的，继续参考图5，本实施例的电压测量模块还包括：电源模块150，电源模块150与电压判断模块110、第一电压转换模块120、第二电压转换模块130、中央处理显示模块141和显示模块142连接，用于为电压判断模块110、第一电压转换模块120、第二电压转换模块130、中央处理显示模块141和显示模块142供电。

示例性的，电源模块150中的电池为锂电池。

本实施例提供的电压测量仪通过设置电压判断模块可以直接进行测量，无需进行直流档或交流档的调节，第一电压转换模块和第二电压转换模块将所测得电压信号转换为中央处理模块可识别的数字信号，中央处理模块对数字信号进行处理后发送给显示模块进行显示，此外，显示模块中还包括存储模块，存储模块对所测得数据进行存储，工作人员可以通过显示模块中的按钮选择所测电压信号的数值显示还是波形显示，在波形显示中，工作人员可以调节波形图中坐标轴的精度观看电压信号的波形。本实施例提供的电压测量仪无需档位切换即可实现电压信号的测量，存储模块可以方便后续查看所测电压信号，电压波形图坐标轴可调可以实现对瞬时电压信号的查看。

注意，上述仅为本发明实施例的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明实施例不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明实施例的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明实施例进行了较为详细的说明，但是本发明实施例不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明实施例构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明实施例的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电压测量仪，其特征在于，包括：电压判断模块、第一电压转换模块、第二电压转换模块和处理显示模块；

所述电压判断模块分别与所述第一电压转换模块和第二电压转换模块连接，用于判断接入电压信号的信号类型，以及用于根据所述信号类型将所述电压信号传输至所述第一电压转换模块或所述第二电压转换模块；其中所述信号类型包括直流电压信号和交流电压信号；

所述第一电压转换模块、所述第二电压转换模块均与所述处理显示模块连接，所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块用于将接收到的所述电压信号转化为数字信号；

所述处理显示模块用于对所述数字信号进行处理并显示。

2.根据权利要求1所述的电压测量仪，其特征在于，所述电压判断模块具体用于根据在预设时间内输入到所述电压判断模块的电压信号的大小和/或方向判断所述电压信号的类型。

3.根据权利要求1所述的电压测量仪，其特征在于，所述第一电压转换模块包括直流电压转换模块，所述第二电压转换模块包括交流电压转换模块；

所述电压判断模块用于判断接入电压信号的信号类型为直流电压信号时，将所述电压信号传输至所述第一电压转换模块，所述第一电压转换模块用于将所述直流电压信号转换为第一数字信号；

以及用于在判断接入电压信号的信号类型为交流电压信号时，将所述电压信号传输至所述第二电压转换模块，所述第二电压转换模块用于将所述交流电压信号转换为第二数字信号。

4.根据权利要求3所述的电压测量仪，其特征在于，所述直流电压转换模块包括直流电压取样单元、直流电压处理单元和直流模数转换单元；

所述直流电压取样单元与所述直流电压处理单元连接，用于接收所述电压判断模块输出的直流电压信号，并对所述直流电压信号进行取样得到直流取样信号；

所述直流电压处理单元与所述直流电压模数转换单元连接，用于对所述直流取样信号进行放大和滤波；

所述直流电压模数转换单元用于将放大和滤波后的直流取样信号转换为第一数字信号；

所述交流电压转换模块包括交流电压取样单元、交流电压处理单元和交流模数转换单元；

所述交流电压取样单元与所述交流电压处理单元连接，用于接收所述电压判断模块输出的交流电压信号，并对所述交流电压信号进行取样得到交流取样信号；

所述交流电压处理单元与所述交流电压模数转换单元连接，用于对所述交流取样信号进行放大、整流和滤波；

所述交流电压模数转换单元用于将放大、整流和滤波后的交流取样信号转换为第二数字信号。

5.根据权利要求3所述的电压测量仪，其特征在于，处理显示模块包括中央处理模块和显示模块，

所述中央处理模块分别与所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块连接，用于对所述第一数字信号进行计算处理得到直流电压信号的电压值，以及用于对所述第二数字信号进行处理得到交流电压信号的有效值；

所述显示模块与所述中央处理模块连接，用于显示直流电压信号的电压值并将所述直流电压信号的电压值加时标，以及用于显示交流电压信号的有效值并将所述交流电压信号的有效值加时标；和/或用于显示直流电压信号的波形和交流电压信号的波形。

6.根据权利要求5所述的电压测量仪，其特征在于，所述显示模块具体用于在设定时间阈值内所述直流电压信号的变化超过设定电压变化阈值时，对所述直流电压信号变化超过设定电压变化阈值时刻至测量结束时刻的直流电压信号进行记录并加时标，并将记录的直流电压信号反馈至所述中央处理模块。

7.根据权利要求5所述的电压测量仪，其特征在于，所述显示模块还包括存储单元，所述存储单元用于存储多个频率方波对应的第一时间周期，所述显示模块还用于根据所述交流电压信号的时间周期与所述第一时间周期的对比结果确定所述交流电压信号的第二时间周期，并根据所述第二时间周期及在不同时标下的电流电压信号得到所述交流电压信号的波形并显示。

8.根据权利要求5所述的电压测量仪，其特征在于，所述显示模块还包括波形显示按钮和数值显示按钮；

所述显示模块用于在所述电压波形按钮接收到第一触按动作信号时，将所述第一触按动作信号反馈至所述中央处理模块，以使所述中央处理模块控制所述显示模块的显示模式为波形显示；

所述显示模块还用于在所述电压波形按钮接收到第二触按动作信号时，将所述第二触按动作信号反馈至所述中央处理模块，以使所述中央处理模块控制所述显示模块的显示模式为数值显示。

9.根据权利要求5所述的电压测量仪，其特征在于，所述电压判断模块、所述第一电压转换模块、所述第二电压转换模块、所述中央处理模块位于所述显示模块的同一侧。

10.根据权利要求3所述的电压测量仪，其特征在于，还包括：电源模块，所述电源模块与所述电压判断模块、所述第一电压转换模块、所述第二电压转换模块、所述中央处理模块、所述显示模块连接，用于为所述电压判断模块、所述第一电压转换模块、所述第二电压转换模块、所述中央处理模块和所述显示模块供电。

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