CN114113763A - 一种自适应宽量程电压信号测量系统及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自适应宽量程电压信号测量系统及测量方法，涉及电压信号测量技术领域。所述测量系统包括：分压模块，包括由第一电阻组和第二电阻组组成的电阻矩阵，电阻矩阵对输入电压进行不同配比的分压，将所述分压输出到模数转换模块；数模转换模块，用于提供不同检测范围的基准电压，输入到比较器模块的第一输入端；比较器模块，用于从第二输入端自动获取输入电压信号，与所述基准电压进行比较，输出比较结果给控制模块；控制模块，用于根据所述比较结果，判断输入电压的范围；模数转换模块，用于测量所述分压信号，反馈给控制模块。通过本发明的实施例，可以解决现有测量工具无法支持大量程范围内的精确测量，且需人工选择操作不方便的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电压信号测量技术领域，尤其涉及一种自适应宽量程电压信号测量系统及测量方法。
背景技术
在汽车电信号的检测中，电压与电阻测量功能用得非常多。不同信号的测量范围不同，而且差异非常大，比如普通的弱电信号，信号范围在0～14V之间，如果是新能源汽车，高压系统测量需求可达上千伏，而部分传感器信号，电压可能只有几十毫伏之内。
对于电压的检测，一般是基于模数转换(Analog to Digital Converter，ADC)芯片的采样，但任何采样芯片都有其额定工作范围，超出其工作范围要么会损坏芯片，要么测量值不准确。
对于电压的测量，业界常用的方法为高压分压，小信号进行运算放大，转换成ADC能够处理的电压范围，采样完成后再进行同等的放大或者缩小变换，转换成实际输入信号。大多数设备在进行倍率变化时，需要进行人工选择，操作不方便，而且需要更多的人机交互设计。
所以，测量工具如何支持大量程范围内的精确测量对于使用的方便性和工具的适用范围非常关键。
发明内容
本发明实施例旨在提供一种自适应宽量程电压信号测量系统及测量方法，以解决现有测量工具无法支持大量程范围内的精确测量，且需要人工选择操作不方便的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：一种自适应宽量程电压信号测量系统，所述测量系统包括：分压模块、数模转换模块、比较器模块、控制模块和模数转换模块；其中：
所述分压模块包括由第一电阻组和第二电阻组组成的电阻矩阵，所述电阻矩阵对输入电压进行不同配比的分压，并将所述分压输出到所述模数转换模块；
所述数模转换模块，用于提供不同检测范围的基准电压，输入到所述比较器模块的第一输入端；
所述比较器模块，用于从第二输入端自动获取输入电压的信号，与所述数模转换模块提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果给所述控制模块；
所述控制模块，用于根据所述比较结果，判断输入电压的范围；
所述模数转换模块，用于测量所述分压模块的分压信号，反馈给所述控制模块。
可选地，所述第一电阻组包括若干个电阻和若干个继电器；一个继电器控制一个电阻，通过所述继电器选择是否接入所对应的电阻。
可选地，所述第二电阻组包括若干个电阻和若干个继电器；一个继电器控制一个电阻，通过所述继电器选择是否接入所对应的电阻。
可选地，所述测量系统还包括第一运算放大器，所述第一运算放大器用于对所述分压进行运算放大，变化成易于所述模数转换模块识别和处理的信号。
可选地，所述比较器模块包括分压器、选择器、比较器、第二运算放大器、第二继电器、第三继电器和第四继电器；
所述第二继电器用于控制高输入电压向所述分压模块输出；
所述分压器包括第三电阻和第四电阻，用于在所述第二继电器断开时，接入高输入电压，对接入的高输入电压进行分压，并将所述分压通过所述选择器选择后进入所述比较器；
所述第三继电器用于控制所述第二运算放大器的工作，使所述第二运算放大器是否接入弱输入电压；
所述第二运算放大器用于对接入的弱输入电压进行放大增强，形成放大增强信号，通过所述选择器选择后进入所述比较器；同时，在所述第四继电器闭合时，将形成的所述放大增强信号通过第一继电器闭合后输出至所述第一运算放大器，以供模数转换模块直接对所述放大增强信号进行采样；
所述选择器用于从所述分压和所述放大增加信号选择其中之一，输入到所述比较器的第二输入端；
所述比较器用于将从第二输入端输入的信号与所述数模转换模块提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果给所述控制模块。
可选地，所述控制模块根据所述比较结果，判断输入电压的范围时，将所述测量系统支持的电压测量范围划分为若干个测量区域，再按照先从高电压开始进行比较评估，逐步向小电压范围进行评估的预设评估策略进行输入电压的电压范围的评估。
可选地，所述控制模块根据所述比较结果，判断输入电压的范围，具体包括：
当输入电压为高电压时，所述分压器通过所述第三电阻和所述第四电阻对接入的高输入电压进行分压，并将所述分压通过所述选择器选择后进入所述比较器；
所述比较器与所述数模转换模块提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果给所述控制模块；
所述控制模块通过比较所述数模转换模块在1000V、500V、250V、40V和1V的分压值，判断所述比较器输出的比较结果是否输出高电平而分析输入电压所处的范围。
可选地，所述控制模块根据所述比较结果，判断输入电压的范围，具体包括：
当输入电压为弱电压时，所述第二运算放大器对接入的弱输入电压进行放大增强，形成放大增强信号，通过所述选择器选择后进入所述比较器；
所述比较器与所述数模转换模块提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果给所述控制模块；
所述控制模块判断所述比较器输出的比较结果是否输出高电平而分析输入电压所处的范围。
可选地，确定输入电压所处的电压范围后，按照预设选取规则选择合适的第一电阻组和第二电阻组的最低电阻值之和，从第一电阻组和第二电阻组的电阻集合中，查找确定最接近的第一电阻组和第二电阻组的电阻组合组成电阻矩阵，将所述电阻矩阵接入回路中，对输入电压进行分压，并将所述分压输出到所述模数转换模块。
可选地，所述预设选取规则包括在参考分压比率、第一电阻组和第二电阻组的最低电阻值之和、第一放大器倍率和第二放大器倍率之间的预设匹配选项中选取与测量输入电压范围匹配的选项的规则。
可选地，所述测量系统还包括保护器，所述保护器用于检测测量系统的安全输入电压，并在输入电压信号超过量程和规格时，自动切断和保护。
可选地，所述测量系统还包括电源模块，所述电源模块为所述测量系统的所有模块提供满足功能需求的电源。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供以下技术方案：一种自适应宽量程电压信号测量方法，其特征在于，应用于本发明任一实施例所述的一种自适应宽量程电压信号测量系统，所述测量方法包括：
将测量系统的第一继电器断开；
检测评估输入电压范围；
根据检测到的输入电压范围，按照预设选取规则选择合适的第一电阻组和第二电阻组的最低电阻值之和；
根据选择出来的第一电阻组和第二电阻组的最低电阻值之和，从第一电阻组和第二电阻组的电阻集合中，确定最接近的第一电阻组和第二电阻组的电阻组合；
将测量系统的第一继电器闭合，将确定的电阻组合接入电路回路中；
测量采集所述第一电阻组和第二电阻组的电阻组合分压后输出的电压信号确定输入电压。
与现有技术相比较，本发明实施例提供的一种自适应宽量程电压信号测量系统及测量方法，通过分压模块包括由第一电阻组和第二电阻组组成的电阻矩阵，所述电阻矩阵通过电阻之间的多种组合，实现所述第一电阻组和所述第二电阻组之间不同比例关系，对输入电压进行不同配比的分压，并将所述分压输出到模数转换模块；数据模转换模块提供不同检测范围的基准电压，输入到比较器模块的第一输入端；比较器模块从第二输入端自动获取输入电压的信号，与所述数据模转换模块提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果给所述控制模块；控制模块根据所述比较器输出的所述比较结果，判断输入电压的范围；模数转换模块测量采集所述分压模块的分压信号，反馈给所述控制模块。从而使测量系统能够自动检测测量输入电压信号的范围，进行适当的倍率变换，进行精准的测量，减少用户干预，提高操作效率，用户使用更方便，且使测量系统可以支持大量程范围内的精确测量，使用方便性，适用范围广，可以解决现有测量工具无法支持大量程范围内的精确测量，且需要人工选择操作不方便的问题。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明提供的一种自适应宽量程电压信号测量系统的结构示意图；
图2是本发明提供的一种自适应宽量程电压信号测量系统中第一电阻组和第二电阻组的分压示意图；
图3是本发明提供的一种自适应宽量程电压信号测量系统中第一电阻组的结构示意图；
图4是本发明提供的一种自适应宽量程电压信号测量系统的另一结构示意图；
图5是本发明提供的一种自适应宽量程电压信号测量系统中比较器模块的结构示意图；
图6是本发明提供的一种自适应宽量程电压信号测量系统中输入电压变化缓慢的示意图；
图7是本发明提供的一种自适应宽量程电压信号测量方法的流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在一个实施例中，如图1所示，本发明实施例提供一种自适应宽量程电压信号测量系统，所述测量系统包括：分压模块1、数模转换(Digital to Analog Converter，DAC)模块2、比较器模块3、控制模块4和模数转换(Analog to Digital Converter，ADC)模块5；其中：
所述分压模块1包括由第一电阻组R1和第二电阻组R2组成的电阻矩阵，所述电阻矩阵通过电阻之间的多种组合，实现所述第一电阻组R1和所述第二电阻组R2之间不同比例关系，对输入电压Vi进行不同配比的分压Vout，并将所述分压Vout输出到所述模数转换模块5，以供所述模数转换模块5采集分压信号。
所述数模转换模块2，用于提供不同检测范围的基准电压，输入到所述比较器模块3的第一输入端。
所述比较器模块3，用于从第二输入端自动获取输入电压Vi的信号，与所述数模转换模块2提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果Out给所述控制模块4。
所述控制模块4，用于根据所述比较器3输出的所述比较结果Out，判断输入电压Vi的范围。
所述模数转换模块5，用于测量采集所述分压模块1的分压信号，反馈给所述控制模块4。
在本实施例中，通过分压模块包括由第一电阻组和第二电阻组组成的电阻矩阵，所述电阻矩阵通过电阻之间的多种组合，实现所述第一电阻组和所述第二电阻组之间不同比例关系，对输入电压进行不同配比的分压，并将所述分压输出到模数转换模块；数据模转换模块提供不同检测范围的基准电压，输入到比较器模块的第一输入端；比较器模块从第二输入端自动获取输入电压的信号，与所述数据模转换模块提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果给所述控制模块；控制模块根据所述比较器输出的所述比较结果，判断输入电压的范围；模数转换模块测量采集所述分压模块的分压信号，反馈给所述控制模块。从而使测量系统能够自动检测测量输入电压信号的范围，进行适当的倍率变换，进行精准的测量，减少用户干预，提高操作效率，用户使用更方便，且使测量系统可以支持大量程范围内的精确测量，使用方便性，适用范围广，可以解决现有测量工具无法支持大量程范围内的精确测量，且需要人工选择操作不方便的问题。
在一个实施例中，如图1和图2所示，所述分压模块1包括由第一电阻组R1和第二电阻组R2组成的电阻矩阵，所述电阻矩阵通过电阻之间的多种组合，实现所述第一电阻组R1和所述第二电阻组R2之间不同比例关系，对输入电压Vi进行不同配比的分压Vout，并将所述分压Vout输出到所述模数转换模块5，以供所述模数转换模块5采集分压信号。
在实际应用中，电压信号采集一般是通过所述模数转换模块5作为电压采集器件将电压的模拟信号转换成数字信号，而所述模数转换模块5有一定的电压工作范围和采样分辨率，例如：所述模数转换模块5的电压工作范围为-10V～+10V，分辨率为毫伏。如果采集的电压信号超过上述电压工作范围，所述模数转换模块5将不能正常工作。而在实际应用中，在一些应用场景需求，需要的测量电压可能达到上千伏，已经远远超过所述模数转换模块5的电压工作量程范围，而且高压测量不安全，如果不对输入电压信号做相应处理，所述模数转换模块5则不能正常工作。
如图2所示，对于高电压，需要对输入电压Vi进行分压，从高电压进行分压比率变化，变化输出适合测量的分压Vout。
通过对第一电阻组R1和第二电阻组R2对输入电压Vi进行分压，对输出的分压Vout利用所述模数转换模块5进行测量。
通过变换第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻值，可以得到不同的分压比率A，输出满足所述模数转换模块5的测量范围。
其中，所述分压比率A如下式(1)所示：
如上式(1)所示，通过变换第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻值，就可以得到不同的分压比率，从而可以得到不同的分压范围。如果在测量系统设计时，就将第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻值固定，那么分压比率A也就随之固定。
假定所述模数转换模块5的最佳工作范围在0～5V，如果测量目标为500V的输入电压，那么分压比率A需要控制在5‰左右。设定目标分压比率Atarget与所述模数转换模块5的测量范围和测量目标之间的关系如下式(3)。
上式(3)中，Atarget为目标分压比率，Vs_max为模数转换模块5的最大量程测量范围，Vtarget为测量目标的输入电压。
在所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的配置选择时，尽量靠近式(3)计算的结果。
对于高电压的信号测量，要求所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻值之和要足够大，保证测量系统的安全。例如，对于1000V左右的电压测量，一般第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻值之和需要达成几十M欧姆，确保测量系统的漏电流在10微安以下。
在本实施例中，所述第一电阻组R1包括若干个电阻和若干个继电器；一个继电器控制一个电阻，通过所述继电器选择是否接入所对应的电阻。如果其中一个继电器闭合，则回路中与其对应控制的电阻被旁路，不接入电路回路；如果其中一个继电器断开，则回路中与其对应控制的电阻接入电路回路。
例如，如图3所示，所述第一电阻组R1包括6个电阻(分别为电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16)和6个继电器(分别为继电器S1、继电器S2、继电器S3、继电器S4、继电器S5、继电器S6)；一个继电器控制一个电阻，通过所述继电器选择是否接入所对应的电阻或电阻串，即继电器S1控制电阻R11、继电器S2控制电阻R12、继电器S3控制电阻R13、继电器S4控制电阻R14、继电器S5控制电阻R15、继电器S6控制电阻R16。如果继电器S1闭合，则回路中与其对应控制的电阻R11被旁路，不接入电路回路；如果继电器S1断开，则回路中与其对应控制的电阻R11接入电路回路。其它的继电器及其对应的电阻以此类推。
同理，所述第二电阻组R2包括若干个电阻和若干个继电器；一个继电器控制一个电阻，通过所述继电器选择是否接入所对应的电阻。如果其中一个继电器闭合，则回路中与其对应控制的电阻被旁路，不接入电路回路；如果其中一个继电器断开，则回路中与其对应控制的电阻接入电路回路。
所述第一电阻组R1和第二电阻组R2组成电阻矩阵，所述分压模块1包括由第一电阻组R1和第二电阻组R2组成的电阻矩阵，所述电阻矩阵通过电阻之间的多种组合，实现所述第一电阻组R1和所述第二电阻组R2之间不同比例关系，对输入电压Vi进行不同配比的分压Vout，并将所述分压Vout输出到所述模数转换模块5，以供所述模数转换模块5采集分压信号。
对于由n个继电器和n个电阻组成的回路，电阻组合f(n)如下式(2)所示，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2通过不同的电阻组合，可以实现多个不同的分压比率A，实现可变分压比率的测量。
上式(2)中，C表示电阻组合。
在一个实施例中，如图4所示，所述测量系统还包括第一运算放大器8，所述第一运算放大器8用于通过对所述第一电阻组R1和所述第二电阻组R2输出的所述分压Vout进行运算放大，变化成易于所述模数转换模块5识别和处理的信号。
由于通过所述第一电阻组R1和所述第二电阻组R2之间不同比例关系，对输入电压Vi进行不同配比的分压Vout，使得所述分压Vout的信号很少，不易于所述模数转换模块5识别和处理。通过所述第一运算放大器8对所述分压Vout进行运算放大，变化成易于所述模数转换模块5识别和处理的信号，从而提高测量精度。
在一个实施例中，所述比较器模块3，用于从第二输入端自动获取输入电压Vi的信号测量范围，与所述数模转换模块2提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果Out给所述控制模块4。
如图5所示，所述比较器模块3包括分压器31、选择器32、比较器33、第二运算放大器34、第二继电器Sa、第三继电器Sb和第四继电器Sc。
所述第二继电器Sa，用于控制高输入电压Vi向所述分压模块1输出，当所述第二继电器Sa闭合时，将高输入电压Vi向所述分压模块1输出。当所述第二继电器Sa断开时，断开高输入电压Vi向所述分压模块1输出，同时将高输入电压Vi向所述分压器31输出。
所述分压器31包括第三电阻Rc3和第四电阻Rc4，用于在所述第二继电器Sa断开时，根据所述控制模块4的控制信号，接入高输入电压Vi，对接入的高输入电压Vi进行分压，并将所述分压通过所述选择器32选择后进入所述比较器33。
所述第三继电器Sb，用于根据所述控制模块4的控制信号，控制所述第二运算放大器34的工作，使所述第二运算放大器34是否接入弱输入电压；在所述第三继电器Sb闭合时，使所述第二运算放大器34处于工作状态，此时，所述第二运算放大器34接入弱输入电压；在所述第三继电器Sb断开时，所述第二运算放大器34处于不工作状态。
所述第二运算放大器34，用于对接入的弱输入电压Vi进行放大增强，形成放大增强信号，通过所述选择器32选择后进入所述比较器33；同时，在所述第四继电器Sc闭合时，将形成的所述放大增强信号通过第一继电器S闭合后输出至所述第一运算放大器8，以供模数转换模块5直接对所述放大增强信号进行采样。
所述选择器32用于从所述分压器31输入的所述分压和从所述第二运算放大器34输入的所述放大增加信号选择其中之一，输入到所述比较器33的第二输入端。
所述比较器33用于将从第二输入端输入的信号与所述数模转换模块2提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果Out给所述控制模块4，从而使所述控制模块4可以获得输入电压Vi的电压范围。
为了测量安全，所述控制模块4根据所述比较器模块3的比较结果，评估判断输入电压的范围时，将测量系统支持的电压测量范围划分为若干个测量区域，再按照预设评估策略进行输入电压的电压范围的评估。例如，所述预设评估策略包括在进行电压评估时，先从高电压开始进行比较评估，逐步向小电压范围进行评估。
例如，测量系统支持0～1000V的电压测量范围，将这个电压测量范围划分为以下几个测量区域：
A区域：<10mV；
B区域：10mv～1V；
C区域：1～40V(安全电压区)；
D区域：40～250V(普通高压区)；
E区域：250～500V(动力电池常用区域)；
F区域：500～1000V(高压区域)。
如图5所示，当输入电压Vi为高电压时，所述第二继电器Sa、所述第三继电器Sb、所述第四继电器Sc处于断开状态，所述分压器31处于工作状态。所述分压器31通过所述第三电阻Rc3和所述第四电阻Rc4对接入的高输入电压Vi进行分压，并将所述分压通过所述选择器32选择后进入所述比较器33。所述比较器33与所述数模转换模块2提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果给所述控制模块4。所述控制模块4通过比较所述数模转换模块2在1000V、500V、250V、40V和1V的分压值，判断所述比较器33输出的比较结果是否输出高电平而分析输入电压所处的范围。所述控制模块4判断所述比较器33输出的比较结果是否输出高电平而分析输入电压所处的范围，如果所述比较结果是输出高电平，则输入电压所处的范围为所述数模转换模块2提供的所述基准电压所对应的输入电压的范围。
当输入电压Vi为弱电压时，所述第二继电器Sa处于断开状态，所述第三继电器Sb处于闭合状态，所述第二运算放大器34处于工作状态。所述第二运算放大器34对接入的弱输入电压Vi进行放大增强，形成放大增强信号，通过所述选择器32选择后进入所述比较器33，保证所述比较器33工作在最佳范围。所述比较器33与所述数模转换模块2提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果给所述控制模块4。所述控制模块4判断所述比较器33输出的比较结果是否输出高电平而分析输入电压所处的范围，如果所述比较结果是输出高电平，则输入电压所处的范围为所述数模转换模块2提供的所述基准电压所对应的输入电压的范围。
具体的检测过程如下所述：
(1)初始状态：先将图1中的第一继电器S断开，此时，所述分压模块1处于断开状态，没有接入电路回路，使所述模数转换模块5无法采集所述分压模块1的分压信号，从而断开测量信号，避免测量信号过高而损坏测量系统，从而保护测量系统。
设定第三电阻Rc3和第四电阻Rc4的分压比率为5‰。
(2)检测评估输入电压的范围。
A、图5中，先使所述第二继电器Sa处于断开状态，所述第三继电器Sb处于断开状态，所述分压器31处于工作状态。所述分压器31通过所述第三电阻Rc3和所述第四电阻Rc4对接入的高输入电压Vi进行分压，并将所述分压输入到所述选择器32中，所述选择器33选择从所述分压器31输入的所述分压进入所述比较器33。
输入电压1000V、500V、250V、40V和1V在所述数模转换模块2对应的电压分压值为5V、2.5V、1.25V、0.2V、5mV。
所述数模转换模块2按照预设评估策略输出参考电压以使所述比较器33进行输入电压的电压范围的评估。例如，所述预设评估策略包括在进行电压评估时，先从高电压开始进行比较评估，逐步向小电压范围进行评估。
所述数模转换模块2首先输出参考电压5V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的量程超过1000V；否则，所述数模转换模块2继续选择输出参考电压2.5V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在500V～1000V；否则所述数模转换模块2继续选择输出参考电压1.25V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在250V～500V；否则所述数模转换模块2继续选择输出参考电压0.2V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在40V～250V；否则所述数模转换模块2继续选择输出参考电压5mV，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在1V～40V。
如果已经获得了输入电压的电压范围，则转入步骤(3)进行处理。如果所述数模转换模块2输出参考电压5mV后，所述比较器33仍然输出低电平，则表示输入电压为1V以下的弱输入电压，此时转入步骤B进行处理。
B、所述选择器32选择从所述第二运算放大器34输入的所述放大增加信号，输入到所述比较器33的第二输入端。
把1V以下的区域划分成以下若干个区间：≤100uV、100uV～1mV、1mV～10mV、10mV～100mV和100mV～1V。
首先设置所述第二运算放大器34的电压放大倍数α2为10，所述数模转换模块2首先输出参考电压1V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在500mV～1V；否则，所述数模转换模块2继续选择输出参考电压0.5V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在100mV～500mV。否则电压放大倍数继续放大10倍，重复步骤B，直至定位到输入电压的范围，或者定位到输入电压小于100uV为止。即：继续设置所述第二运算放大器34的电压放大倍数α2为100倍，所述数模转换模块2首先输出参考电压1V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在50mV～100mV；否则，所述数模转换模块2继续选择输出参考电压0.5V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在10mV～50mV。否则，继续设置所述第二运算放大器34的电压放大倍数α2为1000倍，所述数模转换模块2首先输出参考电压1V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在5mV～10mV；否则，所述数模转换模块2继续选择输出参考电压0.5V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在1mV～5mV。否则，继续设置所述第二运算放大器34的电压放大倍数α2为10000倍，所述数模转换模块2首先输出参考电压1V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在500uV～1mV；否则，所述数模转换模块2继续选择输出参考电压0.5V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在100uV～500mV。否则，如果所述数模转换模块2输出参考电压0.5V后，所述比较器33仍然输出低电平，则所述控制模块4判断输入电压为100uV以下的弱输入电压。
(3)根据(2)检测到的输入电压范围，按照预设选取规则选择合适的第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和，以确定合适的参考分压比率或者放大倍率。
其中，所述预设选取规则包括在参考分压比率、第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和、第一放大器倍率和第二放大器倍率之间的预设匹配选项中选取与测量输入电压范围匹配的选项的规则。具体包括：
对于大于100V的输入电压，参考分压比率为5％％，第一放大器倍率为10，且需要进行大电阻分压，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和(R1+R2)不得小于50M欧姆(Ω)；此时，所述数模转换模块输出的参考电压为以下其中之一：5V、2.5V、1.25V、0.2V、50mv。
对于在40～100V范围的输入电压，参考分压比率为5‰，第一放大器倍率为10，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和(R1+R2)不得小于500KΩ；此时，所述数模转换模块输出的参考电压为以下其中之一：5V、2.5V、1.25V、0.2V、50mv。
对于在1～40V范围的输入电压，参考分压比率为10％，第一放大器倍率为1，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和(R1+R2)不得小于50KΩ；此时，所述数模转换模块输出的参考电压为以下其中之一：5V、2.5V、1.25V、0.2V、50mv。
对于在100mV～1V范围的输入电压，无需进行分压，参考分压比率为0％，第一放大器倍率为1，所述第一电阻组R1的电阻值为0，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻值之和(R1+R2)为R2的电阻值，第二放大器倍率为10；此时，所述数模转换模块输出的参考电压为以下其中之一：1V、0.5V。
对于在10mV～100mV范围的输入电压，无需进行分压，参考分压比率为0％，第一放大器倍率为1，所述第一电阻组R1的电阻值为0，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻值之和(R1+R2)为R2的电阻值，第二放大器倍率为100；此时，所述数模转换模块输出的参考电压为以下其中之一：1V、0.5V。
对于在1mV～10mV范围的输入电压，无需进行分压，参考分压比率为0％，第一放大器倍率为1，所述第一电阻组R1的电阻值为0，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻值之和(R1+R2)为R2的电阻值，第二放大器倍率为1000；此时，所述数模转换模块输出的参考电压为以下其中之一：1V、0.5V。
对于在100uV～1mV范围的输入电压，无需进行分压，参考分压比率为0％，第一放大器倍率为1，所述第一电阻组R1的电阻值为0，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻值之和(R1+R2)为R2的电阻值，第二放大器倍率为10000；此时，所述数模转换模块输出的参考电压为以下其中之一：1V、0.5V。
所述预设选取规则的详细情况如下表1所示。
表1：测量电压范围、放大器倍率、分压参考比率之间的关系
(4)测量采集所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合分压后输出的电压信号确定输入电压Vi。
对于大于1V的电压，通过公式(1)，配合步骤(3)中的预设选取规则，从第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻集合中，查找确定最接近的第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合，通过控制所述第一电阻组R1和所述第二电阻组R2中的继电器，配置继电器对应的分压电阻。再将图1中的第一继电器S闭合，将包含第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合组成的电阻矩阵的所述分压模块1接入电路回路，对输入电压进行分压，并将所述分压输出到所述模数转换模块，以便所述模数转换模块进行分压信号测量。
其中，所述查找确定最接近的第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合，包括：
(1)选择第一电阻组R1。
电阻集合由10K、20K、50K、100K、200K、500K、10M、20M和50M等基本电阻组成。
在选择第一电阻组R1的电阻组合中，满足所有第一电阻组R1的电阻之和不小于表1中的预设选取规则所要求的最低电阻值要求；在已经满足表1的预设选取规则需求下，选择的电阻个数尽量最少。在实施例中，已经选择完成的第一电阻组R1的电阻组合值为50M欧姆。
(2)根据表1中的预设选取规则计算第二电阻组R2的电阻范围。根据公式(1)，得到计算第二电阻组R2的电阻的公式如(8)所示，其中A为分压比率：
(3)在电阻集合中，查找第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻之和尽量靠近第二电阻组R2的电阻组合。查找算法为：
A1：标记第n次搜索，n＝1；
B1：找出有n个电阻的所有组合，并计算所有组合的电阻之和，挑选电阻和靠近第二电阻组R2的电阻组合作为备选电阻；如果新搜索出来的电阻组合和比之前选择的备选电阻和更接近靠近第二电阻组R2，则将新搜索出来的电阻组合替换原来的备选电阻作为备选电阻，否则不替换；
C1：n＝n+1，继续步骤B1，直到n为电阻的总数为止；
D1：最优的电阻组合为选择的备选电阻。
(4)将选择出来的备选电阻，根据公式(4)计算实际的分压比率A。
(5)对于选中的电阻组合，断开电阻串中选中对应的继电器，将选中的电阻接入电路回路中；其他没有被选中的电阻，闭合对应的继电器，不接入电路回路中。
对于表(1)的序号为3的第三种场景，可以预设电阻组合，比如第一电阻组R1选择20KΩ，20KΩ，50KΩ，第二电阻组R2选择10KΩ，这样总电阻大于50KΩ，分压比率为10％。
假定最终选择的电阻组合为R′1 R′2，则实际的分压比率A’如下式(4)所示：
所述模数转换模块5采集所述分压模块1的分压信号的测量值VT如下式(5)所示：
VT＝Vi·A′α1 (5)
上式(5)中，α1为第一放大器倍率。
根据上式(5)，可以计算得到输入电压Vi，如下式(6)所示：
对于小于1V的弱电压，先将图1中的第一继电器S闭合，使所述分压模块1接入电路回路，并使所述第一电阻组R1的电阻值设置为0。在图6中，再将所述第二继电器Sa处于断开状态，所述第三继电器Sb和所述第三继电器Sb处于闭合状态，第二运算放大器34输出的所述放大增强信号通过闭合的第一继电器S后再通过所述第一运算放大器8输出到所述模数转换模块5，以供模数转换模块5直接对所述放大增强信号进行采样。此时，可以通过下式(7)计算得到输入电压Vi：
上式(7)中，Vi为输入电压，VT为所述模数转换模块采集的测量值，α2为第二运算放大器倍率。
在本实施例中，通过所述模数转换模块根据所述控制模块输出的所述检测方法采集所述分压模块的分压信号，并反馈给所述控制模块，可以实现高速和高精度的电压信号采集。
在一个实施例中，如图6所示，为输入电压变化缓慢的示意图。在图6中，从x1开始信号变化非常缓慢，对于测量和数据处理非常不利，容易造成信号失真。所述测量系统在测量该类信号时，可以对图5的进行改造，在第二运算放大器2中输入原始信号和x1处的参考电压信号Vx，第二运算放大器2对这两个信号的差值进行放大，拉开不同测量点的数值，方便计算和信号处理。此时，可以通过下式(9)计算得到输入电压Vi：
上式(9)中，Vi为输入电压，VT为所述模数转换模块采集的测量值，α2为第二运算放大器倍率。
在一个实施例中，如图4所示，所述测量系统还包括保护器6，所述保护器6用于检测测量系统的安全输入电压，并在输入电压信号超过量程和规格时，自动切断和保护，即自动切断测量链路，对测量环境进行保护。
在一个实施例中，如图4所示，所述测量系统还包括电源模块7，所述电源模块7为所述测量系统的所有模块提供满足功能需求的电源。
在一个实施例中，所述控制模块4可以是MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，也可以是其它具有控制处理能力的处理器。
所述数模转换模块2和模数转换模块5可以是单独的模块，也可以集成到所述控制模块4中，成为所述控制模块4的子模块。
在一个实施例中，如图1所示，本发明实施例提供一种自适应宽量程电压信号测量方法，应用于上述任一实施例所述的自适应宽量程电压信号测量系统；所述测量方法包括：
T1、将测量系统的第一继电器断开；
T2、检测评估输入电压范围；
T3、根据检测到的输入电压范围，按照预设选取规则选择合适的第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和；
T4、根据选择出来的第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和，从第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻集合中，确定最接近的第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合；
T5、将测量系统的第一继电器闭合，将确定的第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合接入电路回路中；
T6、测量采集所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合分压后输出的电压信号确定输入电压Vi。
在本实施例中，通过将测量系统的第一继电器断开；检测评估输入电压范围；根据检测到的输入电压范围，按照预设选取规则选择合适的第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和；根据选择出来的第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和，从第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻集合中，确定最接近的第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合；将测量系统的第一继电器闭合，将确定的第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合接入电路回路中；测量采集所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合分压后输出的电压信号确定输入电压Vi。从而使测量系统能够自动检测测量输入电压信号的范围，进行适当的倍率变换，进行精准的测量，减少用户干预，提高操作效率，用户使用更方便，且使测量系统可以支持大量程范围内的精确测量，使用方便性，适用范围广，可以解决现有测量工具无法支持大量程范围内的精确测量，且需要人工选择操作不方便的问题。
在一个实施例中，所述步骤T1中，所述将测量系统的第一继电器断开；包括：
初始状态：先将图1中的第一继电器S断开，此时，所述分压模块1处于断开状态，没有接入电路回路，使所述模数转换模块5无法采集所述分压模块1的分压信号，从而断开测量信号，避免测量信号过高而损坏测量系统，从而保护测量系统。
设定第三电阻Rc3和第四电阻Rc4的分压比率为5‰。
在一个实施例中，所述步骤T2中，所述检测评估输入电压范围；包括：
A、图5中，先使所述第二继电器Sa处于断开状态，所述第三继电器Sb处于断开状态，所述分压器31处于工作状态。所述分压器31通过所述第三电阻Rc3和所述第四电阻Rc4对接入的高输入电压Vi进行分压，并将所述分压输入到所述选择器32中，所述选择器33选择从所述分压器31输入的所述分压进入所述比较器33。
输入电压1000V、500V、250V、40V和1V在所述数模转换模块2对应的电压分压值为5V、2.5V、1.25V、0.2V、5mV。
所述数模转换模块2按照预设评估策略输出参考电压以使所述比较器33进行输入电压的电压范围的评估。例如，所述预设评估策略包括在进行电压评估时，先从高电压开始进行比较评估，逐步向小电压范围进行评估。
所述数模转换模块2首先输出参考电压5V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的量程超过1000V；否则，所述数模转换模块2继续选择输出参考电压2.5V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在500V～1000V；否则所述数模转换模块2继续选择输出参考电压1.25V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在250V～500V；否则所述数模转换模块2继续选择输出参考电压0.2V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在40V～250V；否则所述数模转换模块2继续选择输出参考电压5mV，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在1V～40V。
如果已经获得了输入电压的电压范围，则转入步骤(3)进行处理。如果所述数模转换模块2输出参考电压5mV后，所述比较器33仍然输出低电平，则表示输入电压为1V以下的弱输入电压，此时转入步骤B进行处理。
B、所述选择器32选择从所述第二运算放大器34输入的所述放大增加信号，输入到所述比较器33的第二输入端。
把1V以下的区域划分成以下若干个区间：≤100uV、100uV～1mV、1mV～10mV、10mV～100mV和100mV～1V。
首先设置所述第二运算放大器34的电压放大倍数α2为10，所述数模转换模块2首先输出参考电压1V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在500mV～1V；否则，所述数模转换模块2继续选择输出参考电压0.5V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在100mV～500mV。否则电压放大倍数继续放大10倍，重复步骤B，直至定位到输入电压的范围，或者定位到输入电压小于100uV为止。即：继续设置所述第二运算放大器34的电压放大倍数α2为100倍，所述数模转换模块2首先输出参考电压1V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在50mV～100mV；否则，所述数模转换模块2继续选择输出参考电压0.5V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在10mV～50mV。否则，继续设置所述第二运算放大器34的电压放大倍数α2为1000倍，所述数模转换模块2首先输出参考电压1V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在5mV～10mV；否则，所述数模转换模块2继续选择输出参考电压0.5V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在1mV～5mV。否则，继续设置所述第二运算放大器34的电压放大倍数α2为10000倍，所述数模转换模块2首先输出参考电压1V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在500uV～1mV；否则，所述数模转换模块2继续选择输出参考电压0.5V，如果所述比较器33输出高电平，则所述控制模块4判断输入电压的范围在100uV～500mV。否则，如果所述数模转换模块2输出参考电压0.5V后，所述比较器33仍然输出低电平，则所述控制模块4判断输入电压为100uV以下的弱输入电压。
在一个实施例中，所述步骤T3中，所述根据检测到的输入电压范围，按照预设选取规则选择合适的第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和，以确定合适的参考分压比率或者放大倍率。
其中，所述预设选取规则包括在参考分压比率、第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和、第一放大器倍率和第二放大器倍率之间的预设匹配选项中选取与测量输入电压范围匹配的选项的规则。具体包括：
对于大于100V的输入电压，参考分压比率为5％％，第一放大器倍率为10，且需要进行大电阻分压，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和(R1+R2)不得小于50M欧姆(Ω)；此时，所述数模转换模块输出的参考电压为以下其中之一：5V、2.5V、1.25V、0.2V、50mv。
对于在40～100V范围的输入电压，参考分压比率为5‰，第一放大器倍率为10，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和(R1+R2)不得小于500KΩ；此时，所述数模转换模块输出的参考电压为以下其中之一：5V、2.5V、1.25V、0.2V、50mv。
对于在1～40V范围的输入电压，参考分压比率为10％，第一放大器倍率为1，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和(R1+R2)不得小于50KΩ；此时，所述数模转换模块输出的参考电压为以下其中之一：5V、2.5V、1.25V、0.2V、50mv。
对于在100mV～1V范围的输入电压，无需进行分压，参考分压比率为0％，第一放大器倍率为1，所述第一电阻组R1的电阻值为0，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻值之和(R1+R2)为R2的电阻值，第二放大器倍率为10；此时，所述数模转换模块输出的参考电压为以下其中之一：1V、0.5V。
对于在10mV～100mV范围的输入电压，无需进行分压，参考分压比率为0％，第一放大器倍率为1，所述第一电阻组R1的电阻值为0，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻值之和(R1+R2)为R2的电阻值，第二放大器倍率为100；此时，所述数模转换模块输出的参考电压为以下其中之一：1V、0.5V。
对于在1mV～10mV范围的输入电压，无需进行分压，参考分压比率为0％，第一放大器倍率为1，所述第一电阻组R1的电阻值为0，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻值之和(R1+R2)为R2的电阻值，第二放大器倍率为1000；此时，所述数模转换模块输出的参考电压为以下其中之一：1V、0.5V。
对于在100uV～1mV范围的输入电压，无需进行分压，参考分压比率为0％，第一放大器倍率为1，所述第一电阻组R1的电阻值为0，所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻值之和(R1+R2)为R2的电阻值，第二放大器倍率为10000；此时，所述数模转换模块输出的参考电压为以下其中之一：1V、0.5V。所述预设选取规则的详细情况如下表1所示。
在一个实施例中，所述步骤T4中，所述根据选择出来的第一电阻组R1和第二电阻组R2的最低电阻值之和，从第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻集合中，确定最接近的第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合；包括：
对于大于1V的电压，通过公式(1)，配合步骤(3)中的预设选取规则，从第一电阻组R1和第二电阻组R2中，查找确定最接近的第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合，通过控制所述第一电阻组R1和所述第二电阻组R2中的继电器，配置继电器对应的分压电阻。
其中，所述查找确定最接近的第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合，包括：
(1)选择第一电阻组R1。
电阻集合由10K、20K、50K、100K、200K、500K、10M、20M和50M等基本电阻组成。
在选择第一电阻组R1的电阻组合中，满足所有第一电阻组R1的电阻之和不小于表1中的预设选取规则所要求的最低电阻值要求；在已经满足表1的预设选取规则需求下，选择的电阻个数尽量最少。在实施例中，已经选择完成的第一电阻组R1的电阻组合值为50M欧姆。
(2)根据表1中的预设选取规则计算第二电阻组R2的电阻范围。根据公式(1)，得到计算第二电阻组R2的电阻的公式如(8)所示，其中A为分压比率：
(3)在电阻集合中，查找第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻之和尽量靠近第二电阻组R2的电阻组合。查找算法为：
A1：标记第n次搜索，n＝1；
B1：找出有n个电阻的所有组合，并计算所有组合的电阻之和，挑选电阻和靠近第二电阻组R2的电阻组合作为备选电阻；如果新搜索出来的电阻组合和比之前选择的备选电阻和更接近靠近第二电阻组R2，则将新搜索出来的电阻组合替换原来的备选电阻作为备选电阻，否则不替换；
C1：n＝n+1，继续步骤B1，直到n为电阻的总数为止；
D1：最优的电阻组合为选择的备选电阻。
对于表(1)的序号为3的第三种场景，可以预设电阻组合，比如第一电阻组R1选择20KΩ，20KΩ，50KΩ，第二电阻组R2选择10KΩ，这样总电阻大于50KΩ，分压比率为10％。
在一个实施例中，所述步骤T5中，所述将测量系统的第一继电器闭合，将确定的第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合接入电路回路中，对输入电压进行分压，并将所述分压输出到所述模数转换模块。包括：
对于选中的电阻组合，断开电阻串中选中对应的继电器，将选中的电阻接入电路回路中；其他没有被选中的电阻，闭合对应的继电器，不接入电路回路中。
再将图1中的第一继电器S闭合，将包含第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合组成的电阻矩阵的所述分压模块1接入电路回路，对输入电压进行分压，并将所述分压输出到所述模数转换模块，以便所述模数转换模块进行分压信号测量。
在一个实施例中，所述步骤T6中，所述测量采集所述第一电阻组R1和第二电阻组R2的电阻组合分压后输出的电压信号确定输入电压Vi。
假定最终选择的电阻组合为R′1 R′2，则实际的分压比率A’如下式(4)所示：
所述模数转换模块5采集所述分压模块1的分压信号的测量值VT如下式(5)所示：
VT＝Vi·A′α1 (5)
上式(5)中，α1为第一放大器倍率。
根据上式(5)，可以计算得到输入电压Vi，如下式(6)所示：
对于小于1V的弱电压，先将图1中的第一继电器S闭合，使所述分压模块1接入电路回路，并使所述第一电阻组R1的电阻值设置为0。在图6中，再将所述第二继电器Sa处于断开状态，所述第三继电器Sb和所述第三继电器Sb处于闭合状态，第二运算放大器34输出的所述放大增强信号通过闭合的第一继电器S后再通过所述第一运算放大器8输出到所述模数转换模块5，以供模数转换模块5直接对所述放大增强信号进行采样。此时，可以通过下式(7)计算得到输入电压Vi：
上式(7)中，Vi为输入电压，VT为所述模数转换模块采集的测量值，α2为第二运算放大器倍率。
需要说明的是，上述测量方法实施例与测量系统实施例属于同一构思，其具体实现过程详见测量系统实施例，且测量系统实施例中的技术特征在所述测量方法实施例中均对应适用，这里不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (13)
1.一种自适应宽量程电压信号测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：分压模块、数模转换模块、比较器模块、控制模块和模数转换模块；其中：
所述分压模块包括由第一电阻组和第二电阻组组成的电阻矩阵，所述电阻矩阵对输入电压进行不同配比的分压，并将所述分压输出到所述模数转换模块；
所述数模转换模块，用于提供不同检测范围的基准电压，输入到所述比较器模块的第一输入端；
所述比较器模块，用于从第二输入端自动获取输入电压的信号，与所述数模转换模块提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果给所述控制模块；
所述控制模块，用于根据所述比较结果，判断输入电压的范围；
所述模数转换模块，用于测量所述分压模块的分压信号，反馈给所述控制模块。
2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述第一电阻组包括若干个电阻和若干个继电器；一个继电器控制一个电阻，通过所述继电器选择是否接入所对应的电阻。
3.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述第二电阻组包括若干个电阻和若干个继电器；一个继电器控制一个电阻，通过所述继电器选择是否接入所对应的电阻。
4.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括第一运算放大器，所述第一运算放大器用于对所述分压进行运算放大，变化成易于所述模数转换模块识别和处理的信号。
5.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，所述比较器模块包括分压器、选择器、比较器、第二运算放大器、第二继电器、第三继电器和第四继电器；
所述第二继电器用于控制高输入电压向所述分压模块输出；
所述分压器包括第三电阻和第四电阻，用于在所述第二继电器断开时，接入高输入电压，对接入的高输入电压进行分压，并将所述分压通过所述选择器选择后进入所述比较器；
所述第三继电器用于控制所述第二运算放大器的工作，使所述第二运算放大器是否接入弱输入电压；
所述第二运算放大器用于对接入的弱输入电压进行放大增强，形成放大增强信号，通过所述选择器选择后进入所述比较器；同时，在所述第四继电器闭合时，将形成的所述放大增强信号通过第一继电器闭合后输出至所述第一运算放大器，以供模数转换模块直接对所述放大增强信号进行采样；
所述选择器用于从所述分压和所述放大增加信号选择其中之一，输入到所述比较器的第二输入端；
所述比较器用于将从第二输入端输入的信号与所述数模转换模块提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果给所述控制模块。
6.根据权利要求5所述的测量系统，其特征在于，所述控制模块根据所述比较结果，判断输入电压的范围时，将所述测量系统支持的电压测量范围划分为若干个测量区域，再按照先从高电压开始进行比较评估，逐步向小电压范围进行评估的预设评估策略进行输入电压的电压范围的评估。
7.根据权利要求6所述的测量系统，其特征在于，所述控制模块根据所述比较结果，判断输入电压的范围，具体包括：
当输入电压为高电压时，所述分压器通过所述第三电阻和所述第四电阻对接入的高输入电压进行分压，并将所述分压通过所述选择器选择后进入所述比较器；
所述比较器与所述数模转换模块提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果给所述控制模块；
所述控制模块通过比较所述数模转换模块在1000V、500V、250V、40V和1V的分压值，判断所述比较器输出的比较结果是否输出高电平而分析输入电压所处的范围。
8.根据权利要求6所述的测量系统，其特征在于，所述控制模块根据所述比较结果，判断输入电压的范围，具体包括：
当输入电压为弱电压时，所述第二运算放大器对接入的弱输入电压进行放大增强，形成放大增强信号，通过所述选择器选择后进入所述比较器；
所述比较器与所述数模转换模块提供的所述基准电压进行比较，输出比较结果给所述控制模块；
所述控制模块判断所述比较器输出的比较结果是否输出高电平而分析输入电压所处的范围。
9.根据权利要求6所述的测量系统，其特征在于，确定输入电压所处的电压范围后，按照预设选取规则选择合适的第一电阻组和第二电阻组的最低电阻值之和，从第一电阻组和第二电阻组的电阻集合中，查找确定最接近的第一电阻组和第二电阻组的电阻组合组成电阻矩阵，将所述电阻矩阵接入回路中，对输入电压进行分压，并将所述分压输出到所述模数转换模块。
10.根据权利要求9所述的测量系统，其特征在于，所述预设选取规则包括在参考分压比率、第一电阻组和第二电阻组的最低电阻值之和、第一放大器倍率和第二放大器倍率之间的预设匹配选项中选取与测量输入电压范围匹配的选项的规则。
11.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括保护器，所述保护器用于检测测量系统的安全输入电压，并在输入电压信号超过量程和规格时，自动切断和保护。
12.根据权利要求1至11任一项所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括电源模块，所述电源模块为所述测量系统的所有模块提供满足功能需求的电源。
13.一种自适应宽量程电压信号测量方法，其特征在于，应用于如权利要求1至12任一项所述的一种自适应宽量程电压信号测量系统，所述测量方法包括：
将测量系统的第一继电器断开；
检测评估输入电压范围；
根据检测到的输入电压范围，按照预设选取规则选择合适的第一电阻组和第二电阻组的最低电阻值之和；
根据选择出来的第一电阻组和第二电阻组的最低电阻值之和，从第一电阻组和第二电阻组的电阻集合中，确定最接近的第一电阻组和第二电阻组的电阻组合；
将测量系统的第一继电器闭合，将确定的电阻组合接入电路回路中；
测量采集所述第一电阻组和第二电阻组的电阻组合分压后输出的电压信号确定输入电压。
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