CN1316649A - 测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明测量装置的目的是，实现在将被测的输入通过A/D变换后测量时即使被测输入有大幅度变化也能使变换器排除饱和，使用适当的放大倍率，减小测量误差的测量装置。发明手段是，以增益提供手段将被测输入放大任意倍率，用A/D变换器将各放大倍率的模拟数据加以变换。将变换后的各任意倍率的数字数据加以存储，从存储的数字数据中放大倍率最大的数据检索出表示A/D变换时饱和的数据，使饱和数据存在的一连串数据无效，选择饱和数据不存在的数据为运算处理对象。

Description

测量装置

本发明涉及使用A/D变换器对电流、电压、电功率、电能等进行测量的测量装置。

图3是例如日本特开平10-26641号公报所示的已有的测量装置的电路方框图，图4是多个电路的电流检测的时序的说明图。在图中，1是电压检测手段，2是电流检测手段，分别对多个电路的电流进行检测。电流检测手段2为了进行取样处理，通过变流器将检测出的电流变换为与电流成比例的电压信号。3是插入各电流检测手段2后面的一级即自动排列(auto-range)电路，4是输入电路切换手段，切换各自动排列电路3的输入。5是取样的时分(time-division)手段，6是取样保持电路，7是多路复用器，8是A/D变换器，9是存储利用A/D变换器量化的测量数据的存储器，10是时分电能运算手段，由运算手段11、运算结果存储器12、移位手段13、自动排列切换手段14构成。20是每一电路累计时分电能运算手段10计算的功率的每一电路电功率运算手段。

下面对已有的测量装置的动作进行说明。

输入电路切换手段4如图4所示将多个电流检测电路2的输入依序切换。这时为了计算功率需要测量有效值，因此电流检测以交流波形的1/2周期为单位(t)依序切换。对被测量的电路进行的测量完成一个循环后又回到最初的电路。因此在一个循环所需要的时间(T)每一被测量电路被测定一次的电流、电压由A/D变换器8数字量化，由运算手段11相乘以得到电功率数值。利用计算结果存储器12、移位手段13对因依序切换测量而跳过的部分进行插补运算，将结果用每一电路的电能运算手段20累计，得出每一电路的电能。自动排列切换手段14以进行运算处理的部位的电流检测手段2的输入电平为依据向自动排列电路3反馈以得到下一输入电平，使测量精度能够维持于最佳水平。

已有的测量装置将以当前的运算结果为依据的增益加以反馈，使用于下一次测量。对输入值的增益控制依据在自动排列电路3的前一测量周期数据向下一测量周期反馈，而由于依序对多个电路进行测量，前一测量周期数据循环一周需要时间(T)。因此，在这一段时间被测定的输入宽度很可能有很大变化，所以不能够得到最佳增益控制。因此在前一次的输入值小而这一次的输入值大的情况下，如果对于这次输入增益过大，A/D变换部的输入数据就会饱和，而反之，在前一次的输入值大而这一次的输入值小的情况下，增益过小，A/D变换误差大。因此存在测量数据的误差大的问题。

本发明为解决该问题而作，其目的在于，即使是在依序对多个电路进行测量的情况下，在输入值急剧变化的情况下，也要为A/D变换进行稳定的增益控制，将测量误差抑制于最小的限度。

本发明的测量装置具备对由增益提供手段放大到任意增益倍数的各被测量的模拟输入进行取样并加以A/D变换的A/D变换器、记录A/D变换后的各任意倍数的数字数据的存储手段、以及从存储手段内的数字数据中放大倍率最大的数据检索出表示A/D变换时饱和的数据，使有饱和数据存在的一连串数字数据无效，选择饱和数据不存在的数字数据的增益最佳值选择电路，以不饱和的数字数据进行电功率等的运算处理。

又，本发明的测量装置在饱和数据连续存在2个以上时，使该数字数据无效。

还有，本发明的测量装置具备把多个被测量的模拟输入一边依次切换一边输入增益提供手段的输入电路切换手段。

图1是本发明的测量装置的电路方框图。

图2是说明本发明的测量装置的输入增益和A/D变换的关系的说明图。

图3是已有的测量装置的电路方框图。

图4是说明多个电路电流检测的时间的说明图

实施形态1

图1是表示本发明实施形态1的测量装置的电路方框图。图2是说明输入放大倍率的和A/D变换的关系的说明图。在图中，和已有的装置的图3具有相同的符号的是相同的构件或具有相同功能的构件。15是增益最佳值选择电路，30是增益提供手段，对用各电流检测手段2检测出的电流分别乘以任意放大倍率(例如×1、×3、×9)。

下面对实施形态1的测量装置的工作加以说明。各电流检测手段2检测出的电流值在输入电路切换手段4以交流波形的1/2周期的倍数为单位依序切换，以便和已有的装置的说明一样得到有效值。在输入电路切换手段4对切换为测量对象的测量结果在增益提供手段30被分别乘以任意放大倍率(×1、×3、×9)。分别被乘以放大倍率的输入信号在时分手段5被取样，通过取样保持电路6由A/D变换器8变换为数字信号。

下面用图2对A/D变换与最佳增益的选择处理进行说明。A/D变换器8通常采取图2(a)的结构，如图2(b)所示将输入信号变换为对参考电位(Vref)与接地电位(GND)之间的模拟输入电位取样的数字信号。在这里，将同一输入信号形成放大倍率不同的多个数字数据组，将其存储于存储器13。数字数据组以图2(c)～(e)的图像存储于存储器13。

如果输入信号电平超过Vref或GND，A/D变换器8就发生饱和现象。如果放大倍率过大则发生该饱和现象而不能测量。又，如果输入信号电平较小，则分辨率下降，测量精度低下。饱和现象不发生，输入信号电平大致都在Vref与GND之间时变换为正常数值的数据存储于存储器13。如果发生饱和现象，例如在10位的A/D变换器的情况下，10位的最大值的16进制码“3FF”被记录于数字数据中。

在使用存储器13存储的数字数据进行运算处理前，最佳值选择电路15从数字数据组中放大倍率最大的数字数据(×9)检索有否表示饱和的数据(3FF)。如果没有表示饱和的数据(3FF)，就将该数字数据转送去进行运算处理。如果连续存在2个或2个以上表示饱和的数据(3FF)，则判定为发生饱和，将该增益的一连串数据从运算对象中除去，接着转移到对放大倍率大的数据(×3)的检索。

下面同样进行选择，以放大倍率大而没有表示饱和的数据(3FF)的数据进行运算处理。在对表示饱和的数据(3FF)进行检索中发现在一连串的取样数据中只有一个饱和数据时，往往是干扰引起的暂时饱和，可以忽略，如果进行根据取样顺序前后的值复原为正常数值的复原处理，并执行运算处理，就能排除干扰的影响。

本发明如上所述，不将以运算结果为依据的增益加以反馈使用于下一次测量，而将被测量的模拟输入放大任意倍数，从倍率最大的数据依序检索A/D变换后的各种倍数的数字数据，使存在饱和数据的数字数据无效，选择不存在饱和数据的数字数据，这样，即使是在A/D变换中输入值急剧变化的情况下也能够得到稳定的增益控制，能够进行高分辨率的测量，所以能够减小测量误差。

又，在一连串的取样数据中连续存在2个以上的饱和数据时判定为饱和现象，只存在一个饱和数据时判定为是由干扰引起的暂时的饱和，由于进行根据取样顺序前后的值复原为正常数值的复原处理，并执行运算处理，能够排除干扰的影响。

还有，由于利用输入电路切换手段将被测量的输入依序进行切换和A/D变换，能够同时对多个电路进行测量。被测量的特定的输入以一个循环的测量时间间隔进行测量，在这种情况下即使测量时间间隔中输入值有急剧变化，也能够获得稳定的增益控制和高分辨率的测量。

Claims (3)

1.一种测量装置，其特征在于，具备

将被测量的模拟输入放大多个任意放大倍率的增益提供手段30、

利用取样对利用该增益提供手段放大任意倍率的各被测量的输入进行A/D变换的A/D变换器8、

将经过A/D变换的各任意倍率的数字数据加以存储的存储手段9、以及

从该存储手段存储的任意倍率的数字数据的倍率最大的数据检索出表示所述A/D变换时的饱和的数据，使饱和数据存在的数字数据无效，选择饱和数据不存在的数字数据的增益最佳值选择电路15，

以所选择的所述数字数据进行运算处理。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，在饱和数据连续存在2个以上时，使该数字数据无效。

3.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，具备把多个被测量的模拟输入一边依次切换一边输入增益提供手段的输入电路切换手段。

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