CN114333272B - 一种高压脉冲高精度检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高压脉冲电子围栏技术领域，公开了一种高压脉冲高精度检测系统及方法，检测系统包括MCU处理器、脉冲发射装置、限流过压保护机构、红外发射管和红外接收管，所述MCU处理器与所述脉冲发射装置连接，并用于控制所述脉冲发射装置向待测件输出高压脉冲，高压脉冲经所述限流过压保护机构后输入至所述红外发射管，所述红外发射管用于向所述红外接收管发送信号，所述红外接收管将信号传输至所述MCU处理器。本发明的有益效果：通过红外发射管和红外接收管将高压脉冲进行光电转换，实现高压脉冲到检测信号的光电转换，MCU处理器对信号进行处理计算，对脉冲电子围栏的脉冲电压进行监测。

Description

一种高压脉冲高精度检测系统及方法

【技术领域】

本发明涉及高压脉冲电子围栏技术领域，尤其涉及一种高压脉冲高精度检测系统及方法。

【背景技术】

脉冲电子围栏是目前最先进的周界防范报警系统，是一种主动入侵防越系统，对入侵企图做出反击，击退入侵者，延迟入侵时间，并且不威胁人的性命，起到防盗的作用。同时电子围栏也会将入侵信号发送至防盗报警系统管理终端，提醒保安人员注意，从而又达到了报警的作用，同时具有防入侵打击及报警功能。广泛应用于智能小区、办公大楼、商业建筑、变电站、电厂、水厂、工矿企业、学校、机场、医院、水产养殖及畜牧场所、文物保护场所、军事基地、监狱和看守所等场所。

现有脉冲电子围栏存在以下问题：

(1)不能准确测量前端高压脉冲的电压，只能检测短路或断路；当前端出现接触不良或漏电时难以发现。

(2)能检测脉冲电压，但容易受环境影响，导致检测误差较大，最大偏差会大于20％。

因此，有必要提供一种高压脉冲高精度检测系统及方法，能对脉冲电子围栏的脉冲电压进行检测，装置的结构简单、使用方便，并且具备较小的检测误差。

【发明内容】

本发明公开了一种高压脉冲高精度检测系统及方法，其可以有效解决背景技术中涉及的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种高压脉冲高精度检测系统，包括MCU处理器、脉冲发射装置、限流过压保护机构、红外发射管和红外接收管，所述MCU处理器与所述脉冲发射装置连接，并用于控制所述脉冲发射装置向待测件输出高压脉冲，高压脉冲经所述限流过压保护机构后输入至所述红外发射管，所述红外发射管用于向所述红外接收管发送信号，所述红外接收管将信号传输至所述MCU处理器。

作为本发明的一种优选改进：所述脉冲发射装置为高压升压变压器。

作为本发明的一种优选改进：所述限流过压保护机构包括高压电阻器和TVS。

作为本发明的一种优选改进：所述待测件为脉冲围栏前端金属导体。

作为本发明的一种优选改进：所述待测件为多个。

一种高压脉冲高精度检测方法，包括以下步骤：

S1、在MCU处理器中输入预设值：设置电压为Vset，检测信号偏差补偿为x，设定时间为T，精度系数值为a和b，其中a〈b；

S2、程序开始，首次开机、高压布防、低压布防或电压设置时，MCU处理器标记电压校准请求标志badjust＝1，并执行步骤S3；

S3、MCU处理器控制高压脉冲输出，连接待测件返回，经过限流过压保护机构、红外发射管和红外接收管进行光电转换和隔离得到检测信号，并执行步骤S4；

S4、MCU处理器对检测信号进行AD采样，获得AD采样值Vad，并执行步骤S5；

S5、MCU处理器判断电压校准请求标志badjust是否为1，若否，则执行步骤S6；若是，则存储当前电压Vrefout＝Vset和设定AD采样值Vrefin＝Vad，标记电压校准请求标志badjust＝0，并执行步骤S6；

S6、计算实际电压V＝(Vad+x)×Vrefout/(Vrefin+x)，并执行步骤S7；

S7、判断实际电压V和设置电压Vset的偏差ΔV，是否在规定范围a×Vset～b×Vset之间，若是，则执行步骤S8；若否，则标记MCU处理器的自动校准计时器的数值Autoadjdeb＝0，并执行步骤S10，其中ΔV＝|V-Vset|；

S8、MCU处理器的自动校准计时器的数值Autoadjdeb计时增加，并执行S9；

S9、判断是否Autoadjdeb〉T，若是，则标记电压校准请求标志badjust＝1，Autoadjdeb＝0，并执行步骤S10；若否，则执行步骤S10；

S10、高压脉冲输出延时，MCU处理器间隔一定时间后执行步骤S3。

作为本发明的一种优选改进：所述设置电压Vset＝5500V，x＝80。

作为本发明的一种优选改进：所述T＝200秒，步骤S8中，MCU处理器的自动校准计时器的数值Autoadjdeb计时增加1秒。

作为本发明的一种优选改进：所述a＝0.03，b＝0.1。

本发明的有益效果如下：

本装置的结构简单、使用方便，通过红外发射管和红外接收管将高压脉冲进行光电转换，实现高压脉冲到检测信号的光电转换和光电隔离，MCU处理器对信号进行处理计算，对脉冲电子围栏的脉冲电压进行监测，并通过自动校准计时器，增加装置的稳定性。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明一种高压脉冲高精度检测方法的流程图；

图2为本发明一种高压脉冲高精度检测系统的原理方框图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图2所示，本发明提供一种高压脉冲高精度检测系统，包括MCU处理器、脉冲发射装置、限流过压保护机构、红外发射管和红外接收管，所述MCU处理器与所述脉冲发射装置连接，并用于控制所述脉冲发射装置向待测件输出高压脉冲，高压脉冲经所述限流过压保护机构后输入至所述红外发射管，所述红外发射管用于向所述红外接收管发送信号，所述红外接收管将信号传输至所述MCU处理器。在本实施例中，所述脉冲发射装置为高压升压变压器，所述限流过压保护机构包括高压电阻器和TVS，所述待测件为脉冲围栏前端金属导体，所述红外发射管和所述红外接收管为线性红外发射管和线性红外接收管。

具体的，MCU处理器控制高压升压变压器输出高压脉冲，高压脉冲经过脉冲围栏前端金属导体(<500米)返回主机。返回的高压脉冲经过高压电阻限流，TVS过压保护，连接线性红外发射管，线性红外接收管接收线性红外发射管发射的信号，取样、保持、放大后送MCU处理器处理。通过线性红外发射管和线性红外接收管将高压脉冲进行光电转换，实现高压脉冲到检测信号的光电转换和光电隔离。MCU处理器通过AD采样对检测信号进行模数转换，通过算法计算检测的高压脉冲电压，并和预设值进行比较，从而对高压脉冲进行校准。需要进一步说明的是，采用其它部件从而达到上述效果的，理应都属于本发明的发明构思之内，且理应属于本发明的保护范围内。

优选地，所述待测件为多个，所述高压脉冲高精度检测系统可以同时对多个所述待测件进行检测和校准。

请参阅图1所示，本发明提供一种高压脉冲高精度检测方法，该方法具体包括以下步骤：

S1、在MCU处理器中输入预设值：设置电压为Vset，检测信号偏差补偿为x，设定时间为T，精度系数值为a和b，其中a〈b；

S2、程序开始，首次开机或高压布防或低压布防或电压设置时，MCU处理器标记电压校准请求标志badjust＝1，并执行步骤S3；

S3、MCU处理器控制高压脉冲输出，连接待测件返回，经过限流过压保护机构、红外发射管和红外接收管进行光电转换和隔离得到检测信号，并执行步骤S4；

S4、MCU处理器对检测信号进行AD采样，获得AD采样值Vad，并执行步骤S5；

S5、MCU处理器判断电压校准请求标志badjust是否为1，若否，则执行步骤S6；若是，则存储当前电压Vrefout＝Vset和设定AD采样值Vrefin＝Vad，标记电压校准请求标志badjust＝0，并执行步骤S6；

S6、计算实际电压V＝(Vad+x)×Vrefout/(Vrefin+x)，并执行步骤S7；

S7、判断实际电压V和设置电压Vset的偏差ΔV，是否在规定范围a×Vset～b×Vset之间，若是，则执行步骤S8；若否，则标记MCU处理器的自动校准计时器的数值Autoadjdeb＝0，并执行步骤S10，其中ΔV＝|V-Vset|；

S8、MCU处理器的自动校准计时器的数值Autoadjdeb计时增加，并执行S9；

S9、判断是否Autoadjdeb〉T，若是，则标记电压校准请求标志badjust＝1，Autoadjdeb＝0，并执行步骤S10；若否，则执行步骤S10；

S10、高压脉冲输出延时，MCU处理器暂停一定时间后执行步骤S3。

预设值：设置电压Vset，检测信号偏差补偿x，设定时间T，精度系数值a和b，在设备出厂前就可设置完成，无需使用者自行设置。使用者根据自己实际使用的设备以及环境的不同，也可以自行设置预设值。作为一种实施方式，所述设置电压Vset＝5500V，x＝80，所述T＝200秒，步骤S8中，MCU处理器的自动校准计时器的数值Autoadjdeb计时增加1秒，所述a＝0.03，b＝0.1。

利用红外发射管和红外接收管进行高压脉冲信号转换和隔离，所述高压脉冲高精度检测方法包括被动电压校准和自动电压校准两种校准情况。

被动电压校准为：开机、工作模式变换或设置高压脉冲输出电压时请求电压校准。

自动电压校准为：当周围环境发生变化，例如温度变化时，检测的脉冲电压V和设置电压Vset会存在偏差ΔV。在设定的时间T内，偏差ΔV始终在规定范围内时，启动自动校准。

工作原理：在工作场所安装所述MCU处理器、所述脉冲发射装置、所述限流过压保护机构、所述红外发射管和所述红外接收管，并检测各个设备是否能正常运行，所有设备可以正常运行时，设备上电，开始检测。

所述MCU处理器每隔一定时间会控制高压升压变压器输出高压脉冲，高压脉冲经脉冲围栏前端金属导体后返回，经过限流过压保护机构后连接至红外发射管。红外发射管将信息发送至红外接收管，红外接收管进行光电转换和隔离得到检测信号。随后，所述MCU处理器对检测信号进行AD采样，获得AD采样值Vad。最后，所述MCU处理器根据算法进行计算，对高压脉冲进行监测。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种高压脉冲高精度检测方法，其特征在于，该方法的实现基于高压脉冲高精度检测系统，检测系统包括MCU处理器、脉冲发射装置、限流过压保护机构、红外发射管和红外接收管，所述MCU处理器与所述脉冲发射装置连接，并用于控制所述脉冲发射装置向待测件输出高压脉冲，高压脉冲经所述限流过压保护机构后输入至所述红外发射管，所述红外发射管用于向所述红外接收管发送信号，所述红外接收管将信号传输至所述MCU处理器；

该方法具体包括以下步骤：

S1、在MCU处理器中输入预设值：设置电压为Vset，检测信号偏差补偿为x，设定时间为T，精度系数值为a和b，其中a〈b；

S2、程序开始，首次开机或高压布防或低压布防或电压设置时，MCU处理器标记电压校准请求标志badjust＝1，并执行步骤S3；

S3、MCU处理器控制高压脉冲输出，连接待测件返回，经过限流过压保护机构、红外发射管和红外接收管进行光电转换和隔离得到检测信号，并执行步骤S4；

S4、MCU处理器对检测信号进行AD采样，获得AD采样值Vad，并执行步骤S5；

S5、MCU处理器判断电压校准请求标志badjust是否为1，若否，则执行步骤S6；若是，则存储当前电压Vrefout＝Vset和设定AD采样值Vrefin＝Vad，标记电压校准请求标志badjust＝0，并执行步骤S6；

S6、计算实际电压V＝(Vad+x)×Vrefout/(Vrefin+x)，并执行步骤S7；

S7、判断实际电压V和设置电压Vset的偏差ΔV，是否在规定范围a×Vset～b×Vset之间，若是，则执行步骤S8；若否，则标记MCU处理器的自动校准计时器的数值Autoadjdeb＝0，并执行步骤S10，其中ΔV＝|V-Vset|；

S8、MCU处理器的自动校准计时器的数值Autoadjdeb计时增加，并执行S9；

S9、判断是否Autoadjdeb〉T，若是，则标记电压校准请求标志badjust＝1，Autoadjdeb＝0，并执行步骤S10；若否，则执行步骤S10；

S10、高压脉冲输出延时，MCU处理器间隔一定时间后执行步骤S3。

2.根据权利要求1所述的一种高压脉冲高精度检测方法，其特征在于：所述设置电压Vset＝5500V，x＝80。

3.根据权利要求1所述的一种高压脉冲高精度检测方法，其特征在于：所述T＝200秒，步骤S8中，MCU处理器的自动校准计时器的数值Autoadjdeb计时增加1秒。

4.根据权利要求1所述的一种高压脉冲高精度检测方法，其特征在于：所述a＝0.03，b＝0.1。