CN201096821Y - 视波表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种视波表，它包括双积分模数转换芯片、功能转换电路、中央处理器和液晶显示屏，功能转换电路与双积分模数转换芯片连接，双积分模数转换芯片与中央处理器连接，中央处理器与液晶显示屏连接，它还包括高速模数转换芯片，该高速模数转换芯片分别与功能转换电路、中央处理器连接。本新型同时具备数码和视波双重显示；对交流信号而言，在一定频率范围内可以观测到任意波形；数字和波形显示一键转换，使用方便；波形可以保持记忆，显示直观。采用上述技术方案后，本新型的视波表具有使用方便、结构简单，且能够再现实时被测信号波形等优点，广泛适用于安培表、伏特表、万用电表及其他测量仪器上。

Description

视波表

技术领域

本实用新型涉及测量仪器，尤其涉及一种带波形显示的视波表。

背景技术

传统的数字测量仪器，包括安培表、伏特表、万用电表等，以其显示直观，测量准确，便于携带深受市场欢迎。但随着科学技术发展，各种机械设备，通讯，电子装置智能化程度的提高，现场检测和故障诊断对测试工具提出更高的要求，在原来功能基础上实现对被测信号的高速采样和波形的再现，是市场的需求，也是工具型测量仪表发展的必然趋势。

发明内容

针对现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种视波表，解决传统数字测量仪器不能显示被测信号波形的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种视波表，它包括双积分模数转换芯片、功能转换电路、中央处理器和液晶显示屏，功能转换电路与双积分模数转换芯片连接，双积分模数转换芯片与中央处理器连接，中央处理器与液晶显示屏连接，它还包括高速模数转换芯片，该高速模数转换芯片分别与功能转换电路、中央处理器连接。

所述液晶显示屏为点阵式液晶显示屏。

在所述功能转换电路与高速模数转换芯片之间连接有阻抗变换电路。

在所述阻抗变换电路与高速模数转换芯片之间连接有电平转换电路。

在所述功能转换电路与中央处理器之间连接有频率取样电路。

本新型同时具备数码和视波双重显示；对交流信号而言，在一定频率范围内可以观测到任意波形；数字和波形显示一键转换，使用方便；波形可以保持记忆，显示直观。采用上述技术方案后，本新型的视波表具有使用方便、结构简单，且能够再现实时被测信号波形等优点，广泛适用于安培表、伏特表、万用电表及其他测量仪器上。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型的阻抗变换及电平转换电路原理图；

图3是本实用新型的被测信号频率取样电路原理图；

图4是本实用新型的量程分压电路原理图。

具体实施方式

请参阅图1，本实施方式的视波表为视波万用表，在其他实施方式中，可以应用在安培表、伏特表等其他测量仪器中。视波表包括双积分模数(A/D)转换芯片、功能转换电路、中央处理器(CPU)和液晶显示屏(LCD)，功能转换电路与双积分模数转换芯片连接，双积分模数转换芯片与中央处理器连接，中央处理器与液晶显示屏连接，它还包括高速模数(A/D)转换芯片，该高速模数转换芯片分别与功能转换电路、中央处理器连接。液晶显示屏为点阵式液晶显示屏。在功能转换电路与高速模数转换芯片之间连接有阻抗变换电路。在阻抗变换电路与高速模数转换芯片之间连接有电平转换电路。在功能转换电路与中央处理器之间连接有频率取样电路(频率外围电路)。视波表由双积分A/D和高速A/D共同对被测信号进行幅值，频率测量，同时对被测信号进行高速采样，最后以数据和波形再现方式用点阵LCD显示出来。视波表采用点阵式LCD替代传统的段码式液晶显示屏(LCD)；采用每秒采样大于20000次的多路高速模数转换(A/D)芯片；波形采样取自万用表交流电压分压或分流电路，经阻抗和电平变换将模拟信号送至高速A/D；采用双积分A/D作为数字测量核心芯片，其测量结果以积分时间或数据通讯格式送CPU进行处理；其特征在于：由于传统数字万用表的测量功能的实现，核心芯片是采用采样速率2~3次/秒的双积分式A/D，其优点是，测量分辨率高，抗干扰能力强，成本低廉，外围电路简单成熟。缺点是不能采集波形。而高速多路A/D芯片和双积分A/D共同组成视波万用表电路，一方面改善传统数字万用表采样速率较低的不足，同时将被测信号的波形也通过高速A/D取样，送到CPU进行处理，最后将测试结果以数码方式显示和波形再现出来。

采用双积分A/D和多通道高速A/D组合，并对A/D资源进行合理分配，有如下作用：(1)将被测交流信号经宽带整流电路变换为直流信号再送到双积分A/D采样，保持了测量的准确性。而高速A/D则采集交流信号，用之于波形的再现。(2)万用表功能转换电路；由于双积分A/D的测量功能简单的特点，保留了传统功能测量电路的设计，实现不同的功能测量。(3)量程信号的取得；传统万用表量程信号是通过刀盘分配取得，而选用高速A/D单独通道进行量程管理，既简便又可靠。原理是在万用表量程发生改变时，与之同步送出一个电压值给A/D，经采样判断出量程位置。(4)电源的管理与检测；传统万用表电源检测采用比较器对电源电压进行检测，由于比较器及外围元件的离散性，造成过早或过晚指示低电压符号。过早指示会浪费电池，过晚指示会使测量失去真实性。选用高速A/D独立通道进行电源监测，可以实时准确地反映电源状况。在与外检测电路配合下，还可以实现电源故障告警。

请参阅图2，在采用高速A/D对交流信号进行直接采样时，为了不影响被测量电路的准确性，在高速A/D之前加一级缓冲放大器，即阻抗变换电路，用以信号隔离。由于被测交流信号有正负半周，直流信号有正负输入，需要极性判别，而在手持式万用表中往往采用单电源供电。为了处理正负信号，采用对A/D预加一个偏置电压方式，特意将被测信号与预置直流电平相叠加。A/D采样后的数字信号再进行分离，把高于预置电平的信号视为正输入；低于预置电平的信号视为负输入。在处理数字信号时可以充分考虑到零点飘移校正。其中，IC11B连接成缓冲器，防止高速A/D的输入阻抗不够高对测量造成影响。第二级为电平转换电路，由R122与R125构成IC11A正输入端偏置，使输出端VWI直流电平悬浮在VCC与COM中间。

请参阅图3，为被测信号频率取样电路，即频率外围电路，交流信号经C16藕合，送到运放的负输入端，IC12B构成放大电路，将输入小信号进行放大，由D38隔离后送CPU仅为正的脉冲信号，由CPU进行频率计数。视波表的波形再现与传统示波器有着根本的不同；示波器主要用来进行波形分析和波形记录，注重频率响应宽范围，其测量精度以dB为单位，准确性比较低；而视波表强调测量功能的准确性，波形再现仅是现场故障诊断的辅助手段，所有测量参数都以数码形式显示出来，结果更直观。为了用最少的按键选择实现被测信号波形实时再现。在经高速A/D采样后数字处理时，设计一个自适应波形再现的数据处理程序；当被测交流信号经连续10∶1分压后，已经变为mV信号，此信号大了容易使显示的波形超出LCD可视范围，信号太小不容易观测。如果增加可变增益放大器等附加电路，增加整机成本和设计的复杂性。自适应计算就是测量被测信号时，将其幅值和频率测到，通过改变数字信号使送显到LCD的代码，将波形再现的高度和波形个数控制在容易观测的屏幕范围内。显示波形幅值大小与被测信号无比例关系，只是观测的方便。要想了解测试参数，将选择到数码显示方式，其测量结果一目了然。

请参阅图4，量程信号送高速A/D，然后由CPU根据取得的测量结果，对量程作出判断。每个不同的量程均由不同的分压电阻上取得不同的直流电压值。从而节省了刀盘(开关)。

本实用新型的工作流程为：(1)采用双积分A/D与高速A/D采样，分别用作测量数据的取得和被测波形的取样。然后用CPU经过数据处理，驱动点阵式LCD，显示测量数据和被测信号的波形。(2)从万用表功能转换电路中，取出交流被测信号波形，经由双运放组成的阻抗变换和电平转换电路，送给高速A/D采样。(3)从双积分A/D给出的积分时间或数据通讯格式，经由CPU处理，显示被测信号的幅值。(4)从整流电路的前端取得频率信号，经由门电路整形后送CPU进行计算，得到被测信号的周期，然后CPU根据被测信号的频率，自动选择高速A/D采样时间，决定显示被测信号的波形个数。

Claims (5)

1. 一种视波表，它包括双积分模数转换芯片、功能转换电路、中央处理器和液晶显示屏，功能转换电路与双积分模数转换芯片连接，双积分模数转换芯片与中央处理器连接，中央处理器与液晶显示屏连接，其特征在于，它还包括高速模数转换芯片，该高速模数转换芯片分别与功能转换电路、中央处理器连接。

2. 如权利要求1所述的视波表，其特征在于，所述液晶显示屏为点阵式液晶显示屏。

3. 如权利要求1所述的视波表，其特征在于，在所述功能转换电路与高速模数转换芯片之间连接有阻抗变换电路。

4. 如权利要求3所述的视波表，其特征在于，在所述阻抗变换电路与高速模数转换芯片之间连接有电平转换电路。

5. 如权利要求4所述的视波表，其特征在于，在所述功能转换电路与中央处理器之间连接有频率取样电路。

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