專利名稱：高精度電參量分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于交流電參量測(cè)試/分析、電能質(zhì)量分析裝置檢定、科研測(cè)試中的電參量分析儀。
背景技術(shù)：
交流電參量的計(jì)量除了包括了對(duì)電壓、電流、功率、電能等常規(guī)電學(xué)量的測(cè)量外還 包括了諧波分析等電能質(zhì)量的分析，對(duì)于上述電學(xué)量的計(jì)量在各行業(yè)中都相當(dāng)?shù)闹匾?，所以?duì)于這些量值的準(zhǔn)確計(jì)量至關(guān)重要。國(guó)內(nèi)一些儀表廠家也有一些較好的多功能標(biāo)準(zhǔn)表產(chǎn)品，其功能和性能不能滿足IEC或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)多功能分析儀表的要求，其他一些較低端電能質(zhì)量分析儀器多采用普通FFT或DFT算法進(jìn)行諧波分析分析，部分分析儀采用鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤接近準(zhǔn)同步采樣，但是跟蹤效果和被測(cè)信號(hào)有較大影響，分析精度只能滿足普通工作用表需求，不能作為標(biāo)準(zhǔn)使用，也不能滿足企業(yè)、省市級(jí)計(jì)量機(jī)構(gòu)量值傳遞需要，只能作為運(yùn)行檢查和定性分析用，所以在電參量分析方面，高精度的分析儀表在實(shí)際工程運(yùn)用中還比較少，國(guó)內(nèi)企業(yè)多數(shù)還是使用國(guó)外一些知名廠家產(chǎn)品。國(guó)外在分析儀表的研制方面較國(guó)內(nèi)就有很大優(yōu)勢(shì)，其技術(shù)水平較國(guó)內(nèi)領(lǐng)先很多，但是國(guó)外儀表雖然性能比較好價(jià)格也非常的高，并且售后維修很不方便并且維護(hù)費(fèi)用很高，因此研制準(zhǔn)確度等級(jí)高并且能夠控制成本的多功能電參量分析儀非常有必要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種測(cè)試分析功能全、測(cè)量精度高、顯示數(shù)據(jù)全、操作方便的高精度電參量分析儀。本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，由模擬信號(hào)采樣器、三相輸入自動(dòng)控制電路、前端驅(qū)動(dòng)電路、A/D采樣電路、運(yùn)算控制電路、顯示器及上位機(jī)組成，三相被測(cè)電壓、電流信號(hào)分別經(jīng)過模擬信號(hào)米樣器輸入至三相輸入自動(dòng)控制電路，三相輸入自動(dòng)控制電路輸出信號(hào)經(jīng)前端驅(qū)動(dòng)電路送至A/D采樣電路，A/D采樣電路輸出數(shù)字信號(hào)經(jīng)運(yùn)算控制電路后進(jìn)入顯示器及上位機(jī)顯示。所述的模擬信號(hào)采樣器由MN型電阻分壓器、雙級(jí)電流互感器構(gòu)成，MN型電阻分壓器、雙級(jí)電流互感器分別與三相輸入自動(dòng)控制電路聯(lián)接。所述的三相輸入自動(dòng)控制電路由可編程放大器、多路復(fù)用器構(gòu)成，可編程放大器的輸入端與模擬信號(hào)采樣器中的MN型電阻分壓器和雙級(jí)電流互感器聯(lián)接，可編程放大器的輸出端與多路復(fù)用器聯(lián)接，多路復(fù)用器與前端驅(qū)動(dòng)電路聯(lián)接。所述的MN型電阻分壓器由串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻構(gòu)成，串聯(lián)電阻置于高電位補(bǔ)償導(dǎo)體中，串聯(lián)電阻、高電位補(bǔ)償導(dǎo)體和并聯(lián)電阻均置于接地屏蔽器中。所述串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻均為至少兩只，且各電阻的電阻值相同。所述的前端驅(qū)動(dòng)電路由電壓跟隨器、單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成，電壓跟隨器的輸入端與三相輸入自動(dòng)控制電路的多路復(fù)用器聯(lián)接，電壓跟隨器的輸出端與單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器聯(lián)接，單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器與A/D采樣電路聯(lián)接。所述的A/D采樣電路由差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器、電壓基準(zhǔn)電路、時(shí)序控制電路構(gòu)成，差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器與前端驅(qū)動(dòng)電路的單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器聯(lián)接，差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器、時(shí)序控制電路與運(yùn)算控制電路聯(lián)接，電壓基準(zhǔn)電路、時(shí)序控制電路與差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器聯(lián)接。所述的運(yùn)算控制電路由DSP處理器、DDS數(shù)字頻率合成器構(gòu)成，DSP處理器的輸入端與A/D采樣電路聯(lián)接，DSP處理器的輸出端與三相輸入自動(dòng)控制電路的可編程放大器和多路復(fù)用器聯(lián)接，DDS數(shù)字頻率合成器的輸入端與DSP處理器聯(lián)接，DDS數(shù)字頻率合成器的輸出端與A/D采樣電路的時(shí)序控制電路聯(lián)接。 所述的上位機(jī)為計(jì)算機(jī)、PDA、手機(jī)、平板電腦中的一種，上位機(jī)通過RS232串行接口與運(yùn)算控制電路中的DSP處理器聯(lián)接。本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，運(yùn)用DSP作為主要處理芯片，模擬被測(cè)信號(hào)輸入后電壓信號(hào)通過高精度MN型電阻分壓器、電流通過高精度雙級(jí)電流互感器采樣為六路A/D轉(zhuǎn)換器工作電壓信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過可編程放大器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量限控制，六路信號(hào)通過多路復(fù)用器輪選轉(zhuǎn)換成為兩路信號(hào)，兩路信號(hào)經(jīng)過電壓跟隨器提高輸入阻抗后經(jīng)過單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器后進(jìn)入18位差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，18位差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器的幅值參考由基準(zhǔn)電壓電路提供、采樣頻率由DDS數(shù)字頻率合成器合成并經(jīng)過時(shí)序控制電路后提供，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)通過18位差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器傳送至DSP處理器，并由DSP進(jìn)行運(yùn)算處理運(yùn)算出需要的幅值、頻率、相位等信息，其中諧波分析采用了非整周期傅里葉補(bǔ)償算法，配合DDS數(shù)字頻率合成器跟蹤被測(cè)信號(hào)頻率可大幅提高諧波分析精度，根據(jù)信號(hào)的幅值信息DSP處理器對(duì)可編程放大器進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量限控制，根據(jù)信號(hào)頻率信息DSP對(duì)數(shù)字頻率合成器進(jìn)行控制使得18位差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器采樣頻率保持為被測(cè)信號(hào)頻率的整數(shù)倍，DSP處理器將處理好的結(jié)果數(shù)據(jù)通過RS232串行接口傳送至觸摸式液晶控制器以及上位機(jī)顯示，同時(shí)觸摸式液晶顯示器及上位機(jī)通過RS232串行接口將用戶輸入信息傳送至DSP進(jìn)行處理，根據(jù)這些信息DSP處理器對(duì)各部分電路進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)各種不同測(cè)量功能。本實(shí)用新型測(cè)試分析功能多、電學(xué)參量測(cè)量精度高、諧波分析精度高、顯示數(shù)據(jù)齊全、操作方便。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型中的高精度MN型電阻分壓器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I-模擬信號(hào)采樣器，2-三相輸入自動(dòng)控制電路，3-前端驅(qū)動(dòng)電路，4-A/D采樣電路，5-運(yùn)算控制電路，6-串聯(lián)電阻，7-并聯(lián)電阻，8-高電位補(bǔ)償導(dǎo)體，9-接地屏蔽器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說明，但不限于實(shí)施例。實(shí)施例I如圖I所示，本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，包括模擬信號(hào)采樣器I、三相輸入自動(dòng)控制電路2、前端驅(qū)動(dòng)電路3、A/D采樣電路4、運(yùn)算控制電路5、顯示器和上位機(jī)，MN型電阻分壓器、雙級(jí)電流互感器構(gòu)成模擬信號(hào)采樣器I，MN型電阻分壓器為高精度MN型電阻分壓器，雙級(jí)電流互感器為高精度雙級(jí)電流互感器，三相被測(cè)電壓、電流信號(hào)分別經(jīng)過高精度MN型電阻分壓器、高精度雙級(jí)電流互感器輸入至三相輸入自動(dòng)控制電路2中，可編程放大器、多路復(fù)用器構(gòu)成三相輸入自動(dòng)控制電路2，可編程放大器的輸入端與模擬信號(hào)采樣器I中的高精度MN型電阻分壓器和高精度雙級(jí)電流互感器聯(lián)接，兩只以上阻值相同的串聯(lián)電阻和兩只以上阻值相同的并聯(lián)電阻構(gòu)成高精度MN型電阻分壓器，如圖2所示，串聯(lián)電阻6置于高電位補(bǔ)償導(dǎo)體8中，串聯(lián)電阻6、高電位補(bǔ)償導(dǎo)體8和并聯(lián)電阻7均置于接地屏蔽器9中，可編程放大器的輸出端與多路復(fù)用器聯(lián)接，多路復(fù)用器與前端驅(qū)動(dòng)電路3聯(lián)接，電壓跟隨器、單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成前端驅(qū)動(dòng)電路3，電壓跟隨器的輸入端與三相輸入自動(dòng)控制電路2的多路復(fù)用器聯(lián)接，電壓跟隨器的輸出端與單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器聯(lián)接，單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器與A/D采樣電路4聯(lián)接，三相輸入自動(dòng)控制電路2輸出信號(hào)經(jīng)前端驅(qū)動(dòng)電路3送至A/D采樣電路4，差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器、電壓基準(zhǔn)電路、時(shí)序控制電路構(gòu)成A/D采樣電路4，差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器與前端驅(qū)動(dòng)電路3聯(lián)接，差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器、時(shí)序控制電路 與運(yùn)算控制電路5聯(lián)接，由DSP處理器、DDS數(shù)字頻率合成器構(gòu)成運(yùn)算控制電路5，DSP處理器的輸入端與A/D采樣電路4聯(lián)接，DSP處理器的輸出端與三相輸入自動(dòng)控制電路2的可編程放大器和多路復(fù)用器聯(lián)接，DDS數(shù)字頻率合成器的輸入端與DSP處理器聯(lián)接，DDS數(shù)字頻率合成器的輸出端與A/D采樣電路4的時(shí)序控制電路聯(lián)接，電壓基準(zhǔn)電路、時(shí)序控制電路與差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器聯(lián)接A/D采樣電路4輸出數(shù)字信號(hào)經(jīng)運(yùn)算控制電路5后進(jìn)入顯示器及上位機(jī)顯示，上位機(jī)為計(jì)算機(jī)、PDA、手機(jī)、平板電腦中的一種，上位機(jī)通過RS232串行接口與運(yùn)算控制電路5中的DSP處理器聯(lián)接。本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，被測(cè)模擬信號(hào)經(jīng)過高精度模擬信號(hào)采樣器I、三相輸入自動(dòng)控制電路2、前端驅(qū)動(dòng)電路3后由A/D采樣電路4轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)輸入至運(yùn)算控制電路5進(jìn)行運(yùn)算、分析，DSP處理器將運(yùn)算分析結(jié)果通過RS232串行接口輸出至顯示器和上位機(jī)進(jìn)行顯示，同時(shí)根據(jù)運(yùn)算結(jié)果及顯示器、上位機(jī)輸入對(duì)三相輸入自動(dòng)控制電路2進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量限控制及三相輸入信號(hào)輪選。本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，高精度模擬信號(hào)采樣器I包括高精度MN型電阻分壓器、高精度雙級(jí)電流互感器。對(duì)于交流電參量分析儀提高采樣器的采樣準(zhǔn)確度是提高測(cè)試分析準(zhǔn)確度的前提。高精度MN型電阻分壓器具有一個(gè)輸入點(diǎn)A、一個(gè)輸出點(diǎn)B、一個(gè)公共點(diǎn)C，輸入點(diǎn)A為高電位，輸出點(diǎn)B為低電位，公共點(diǎn)C接地，被測(cè)模擬信號(hào)經(jīng)過至少兩只的串聯(lián)電阻6、至少兩只的并聯(lián)電阻7由輸出點(diǎn)輸出，公共點(diǎn)接地，高電位補(bǔ)償導(dǎo)體8與輸入點(diǎn)A聯(lián)接，接地屏蔽器9與公共點(diǎn)C聯(lián)接；高精度MN型電阻分壓器是采用同一批次、相同阻值的M只精密電阻串聯(lián)、N只精密電阻并聯(lián)，并且采用高電位補(bǔ)償、接地屏蔽結(jié)構(gòu)的新型分壓器，該結(jié)構(gòu)MN型電阻分壓器可將分壓精度提高至0. 0003%。高精度雙級(jí)電流互感器采用雙級(jí)補(bǔ)償繞組對(duì)被測(cè)信號(hào)的角差進(jìn)行補(bǔ)償，提高采樣的準(zhǔn)確性以及相位差，使得電流采樣精度提高至0. 005%。本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，三相輸入自動(dòng)控制電路2包括可編程放大器、多路復(fù)用器?？删幊谭糯笃饔?片pga207可編程放大器構(gòu)成，該放大器增益可通過編程設(shè)置為1、2、5、10倍，分別將I. 5-3V、0. 6-1. 5V、0. 3V-0. 6V、0. 15-0. 3V信號(hào)放大至I. 5-3V(額定工作電壓滿度的50-100%)這個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器最佳工作區(qū)域，降低A/D采樣環(huán)節(jié)引入的誤差。多路復(fù)用器采用Maxim公司多路復(fù)用芯片Max309，實(shí)現(xiàn)三路信號(hào)復(fù)用，減少A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)量簡(jiǎn)化了電路，MAX309是高精度、8通道/雙4通道、高性能、CMOS模擬多路復(fù)用器，輪選速度快，信號(hào)失真小。本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，前端驅(qū)動(dòng)電路3包括電壓跟隨器、單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器。電壓跟隨器使用AD845設(shè)計(jì)，用于提高輸入阻抗，減少信號(hào)失真，AD845是一款快速、精密、N溝道JFET輸入、單芯片運(yùn)算放大器，可實(shí)現(xiàn)非常低的輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電壓漂移性能。單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器利用差分放大器AD8138實(shí)現(xiàn)，用于驅(qū)動(dòng)差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器，AD8138可以用作單端至差分放大器或差分至差分放大器大大簡(jiǎn)化了差分信號(hào)放大與驅(qū)動(dòng)，采用ADI公司的專有XFCB雙極性工藝制造，-3 dB帶寬為320 MHz，提供差分信號(hào)，諧波失真在現(xiàn)有差分放大器中最低。本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，A/D采樣電路4包括18位差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器、電壓基準(zhǔn)電路、時(shí)序控制電路。18位差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器采用AD公司AD7679芯 片，AD7679是無(wú)誤碼18位精度分辨率無(wú)傳輸延遲的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，供電為單組5V電源，支持串行和并行系統(tǒng)接口。AD7679差分輸入范圍最大為5V，速度快最高采樣率為500kSPS，并且功耗很低在采樣率為570kSPS時(shí)功耗僅為76mW。AD7679的線性度和動(dòng)態(tài)范圍在同類型ADC中是比較優(yōu)異的，并且由于逐次逼近結(jié)構(gòu)易用于多路技術(shù)所以它在應(yīng)用上比同類型ADC更具有優(yōu)勢(shì)。，其吞吐量大為570 kSPS積分非線性好最大值±2. 5LSB，高速、低功耗、線性好、動(dòng)態(tài)范圍寬使的特點(diǎn)可大大降低A/D轉(zhuǎn)換器引入的誤差。基準(zhǔn)電壓電路利用AD780實(shí)現(xiàn)，AD780是一款超高精度帶隙基準(zhǔn)電壓源，可以利用4. 0 V至36 V的輸入提供2. 5 V或3.0 V輸出。它具有低初始誤差、低溫度漂移和低輸出噪聲，并能驅(qū)動(dòng)任意大小的電容，因此非常適合用于增強(qiáng)高分辨率ADC的性能。時(shí)序控制電路采用TTL芯片74LS121及74LS123用于穩(wěn)定DDS數(shù)字頻率合成器合成的脈沖信號(hào)，為AD提供穩(wěn)定的工作時(shí)鐘。本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，運(yùn)算控制器5包括DSP處理器、DDS數(shù)字頻率合成器。DSP處理器選用浮點(diǎn)型數(shù)字信號(hào)處理器TMS320C6713，具有兩路McBSP接口，分別用于接收電壓、電流采樣后通過18位AD傳送的數(shù)字信號(hào)，TMS320C6713的EMIF具有很強(qiáng)的接口能力，數(shù)據(jù)總線寬度達(dá)到32位，可尋址空間為4GB，可以與目前幾乎所有類型的存儲(chǔ)器直接接口，數(shù)據(jù)讀寫訪問速度最高可以達(dá)到932MB/S，EMIF用于擴(kuò)展外設(shè)實(shí)現(xiàn)對(duì)其他部分的控制。DDS數(shù)字頻率合成器采用直接數(shù)字頻率合成器DDS專用芯片AD9850，AD9850高速的直接數(shù)字合成器DDS核心根據(jù)設(shè)定的32位頻率控制字和5位相移控制字，可產(chǎn)生0.029Hz到62.5MHz的正弦波信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)，運(yùn)用直接數(shù)字合成器替代傳統(tǒng)的模擬鎖相環(huán)對(duì)被測(cè)信號(hào)頻率進(jìn)行跟蹤，保證采樣頻率為被測(cè)頻率的整數(shù)倍，可以有效提高提高分析、測(cè)量的準(zhǔn)確度，特別是諧波分析的準(zhǔn)確度，RS232串行接口利用DSP處理器的EMIF 口利用TL16C752B通用異步收發(fā)器UART芯片擴(kuò)展，用于同液晶顯示器、上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，TL16C752B芯片包含二路相互獨(dú)立的異步收發(fā)器，接收和發(fā)送各帶64-字節(jié)FIFO，并各自帶有Modem接口信號(hào)，最高傳輸速率可達(dá)1.5Mbps波特率。本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，顯示器采用觸摸式液晶顯示器，通過RS232串行接口與DSP處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，除具備顯示功能還具備輸入功能，取代傳統(tǒng)儀表的鍵盤輸入，操作簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)各種測(cè)試、分析、圖形顯示功能；上位機(jī)為計(jì)算機(jī)、PDA、平板 電腦、手機(jī)中的一種，通過RS232串行接口與DSP處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，用于存儲(chǔ)、管理測(cè)試、分析數(shù)據(jù)以及利用自動(dòng)控制軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)分析儀的自動(dòng)控制。本實(shí)用新型所述的高精 度電參量分析儀，諧波分析算法為非整周期傅里葉補(bǔ)償算法，該算法通過計(jì)算出與周期準(zhǔn)確值有關(guān)的整周期采樣的補(bǔ)數(shù)，進(jìn)而利用梯形公式根據(jù)該補(bǔ)數(shù)計(jì)算出補(bǔ)償矩陣，并對(duì)該矩陣求逆計(jì)算出非整周期補(bǔ)償矩陣，用該矩陣與利用DFT計(jì)算出的傅里葉級(jí)數(shù)值進(jìn)行點(diǎn)積，這樣就可以計(jì)算出接近于真實(shí)值的諧波幅值及相角值，在利用DDS頻率合成器實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤以及其他控制手段保證補(bǔ)數(shù)在0. 5以內(nèi)，可以將單次諧波分析的準(zhǔn)確度提高到0. 05%，大大超出普通的諧波分析儀。本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，可作為標(biāo)準(zhǔn)表使用也可作為電能質(zhì)量分析儀使用，用于檢定和校準(zhǔn)各類交流電能測(cè)量?jī)x表及電能質(zhì)量分析儀，具有自主編制的嵌入式儀表操作系統(tǒng)，觸摸式輸入，界面簡(jiǎn)潔包含信息量大，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖形顯示，為三相參數(shù)信息顯示、多次諧波顯示、矢量圖顯示、波形圖顯示提供穩(wěn)定顯示界面。具有上位機(jī)程控管理軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)部分儀器自動(dòng)檢定提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理平臺(tái)。信號(hào)輸入范圍為電壓0-400V,電流0-50A。被測(cè)信號(hào)頻率范圍為OHz-lkHz，電壓、電流、功率測(cè)試準(zhǔn)確度為0. 02%,工頻諧波分析次數(shù)為50次，工頻諧波分析除運(yùn)用DDS實(shí)現(xiàn)硬件頻率跟蹤外，還運(yùn)用了非整周期傅里葉補(bǔ)償算法，大幅度提高分析精度，使得單次諧波測(cè)量精度能夠達(dá)到0. 05%。本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，運(yùn)用DSP作為主要處理芯片，模擬被測(cè)信號(hào)輸入后電壓信號(hào)通過高精度MN型電阻分壓器、電流通過高精度雙級(jí)電流互感器采樣為六路A/D轉(zhuǎn)換器工作電壓信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過可編程放大器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量限控制，六路信號(hào)通過多路復(fù)用器輪選轉(zhuǎn)換成為兩路信號(hào)，兩路信號(hào)經(jīng)過電壓跟隨器提高輸入阻抗后經(jīng)過單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器后進(jìn)入18位差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，18位差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器的幅值參考由基準(zhǔn)電壓電路提供、采樣頻率由DDS數(shù)字頻率合成器合成并經(jīng)過時(shí)序控制電路后提供，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)通過18位差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器傳送至DSP處理器，并由DSP進(jìn)行運(yùn)算處理運(yùn)算出需要的幅值、頻率、相位等信息，其中諧波分析采用了非整周期傅里葉補(bǔ)償算法，配合DDS數(shù)字頻率合成器跟蹤被測(cè)信號(hào)頻率可大幅提高諧波分析精度，根據(jù)信號(hào)的幅值信息DSP處理器對(duì)可編程放大器進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量限控制，根據(jù)信號(hào)頻率信息DSP對(duì)數(shù)字頻率合成器進(jìn)行控制使得18位差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器采樣頻率保持為被測(cè)信號(hào)頻率的整數(shù)倍，DSP處理器將處理好的結(jié)果數(shù)據(jù)通過RS232串行接口傳送至觸摸式液晶控制器以及上位機(jī)顯示，同時(shí)觸摸式液晶顯示器及上位機(jī)通過RS232串行接口將用戶輸入信息傳送至DSP進(jìn)行處理，根據(jù)這些信息DSP處理器對(duì)各部分電路進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)各種不同測(cè)量功能。本實(shí)用新型測(cè)試分析功能多、電學(xué)參量測(cè)量精度高、諧波分析精度高、顯示數(shù)據(jù)齊全、操作方便。實(shí)施例2本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，高精度MN型電阻分壓器包括11只電阻值相同的串聯(lián)電阻和12只電阻值相同的并聯(lián)電阻。其余同實(shí)施例I。實(shí)施例3本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，高精度MN型電阻分壓器包括13只電阻值相同的串聯(lián)電阻和10只電阻值相同的并聯(lián)電阻。其余同實(shí)施例I。實(shí)施例4[0036]本實(shí)用新型所述的高精度電參量分析儀，高精度MN型電阻分壓器包括22只電 阻值相同的串聯(lián)電阻和6只電阻值相同的并聯(lián)電阻。其余同實(shí)施例I。
權(quán)利要求1.一種高精度電參量分析儀，由模擬信號(hào)采樣器、三相輸入自動(dòng)控制電路、前端驅(qū)動(dòng)電路、A/D采樣電路、運(yùn)算控制電路、顯示器及上位機(jī)組成，其特征在于，三相被測(cè)電壓、電流信號(hào)分別經(jīng)過模擬信號(hào)采樣器輸入至三相輸入自動(dòng)控制電路，三相輸入自動(dòng)控制電路輸出信號(hào)經(jīng)前端驅(qū)動(dòng)電路送至A/D采樣電路，A/D采樣電路輸出數(shù)字信號(hào)經(jīng)運(yùn)算控制電路后進(jìn)入顯示器及上位機(jī)顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高精度電參量分析儀，其特征在于，所述的模擬信號(hào)采樣器由MN型電阻分壓器、雙級(jí)電流互感器構(gòu)成，MN型電阻分壓器、雙級(jí)電流互感器分別三相輸入自動(dòng)控制電路聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高精度電參量分析儀，其特征在于，所述的三相輸入自動(dòng)控制電路由可編程放大器、多路復(fù)用器構(gòu)成，可編程放大器的輸入端與模擬信號(hào)采樣器中的MN型電阻分壓器和雙級(jí)電流互感器聯(lián)接，可編程放大器的輸出端與多路復(fù)用器聯(lián)接，多路復(fù)用器與前端驅(qū)動(dòng)電路聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高精度電參量分析儀，其特征在于，所述的MN型電阻分壓器由串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻構(gòu)成，串聯(lián)電阻置于高電位補(bǔ)償導(dǎo)體中，串聯(lián)電阻、高電位補(bǔ)償導(dǎo)體和并聯(lián)電阻均置于接地屏蔽器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高精度電參量分析儀，其特征在于，所述串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻均為至少兩只，且各電阻的電阻值相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高精度電參量分析儀，其特征在于，所述的前端驅(qū)動(dòng)電路由電壓跟隨器、單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成，電壓跟隨器的輸入端與三相輸入自動(dòng)控制電路的多路復(fù)用器聯(lián)接，電壓跟隨器的輸出端與單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器聯(lián)接，單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器與A/D采樣電路聯(lián)接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高精度電參量分析儀，其特征在于，所述的A/D采樣電路由差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器、電壓基準(zhǔn)電路、時(shí)序控制電路構(gòu)成，差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器與前端驅(qū)動(dòng)電路的單端至差分AD驅(qū)動(dòng)器聯(lián)接，差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器、時(shí)序控制電路與運(yùn)算控制電路聯(lián)接，電壓基準(zhǔn)電路、時(shí)序控制電路與差分輸入A/D轉(zhuǎn)換器聯(lián)接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或7所述的高精度電參量分析儀，其特征在于，所述的運(yùn)算控制電路由DSP處理器、DDS數(shù)字頻率合成器構(gòu)成，DSP處理器的輸入端與A/D采樣電路聯(lián)接，DSP處理器的輸出端與三相輸入自動(dòng)控制電路的可編程放大器和多路復(fù)用器聯(lián)接，DDS數(shù)字頻率合成器的輸入端與DSP處理器聯(lián)接，DDS數(shù)字頻率合成器的輸出端與A/D采樣電路的時(shí)序控制電路聯(lián)接。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高精度電參量分析儀，其特征在于，所述的上位機(jī)為計(jì)算機(jī)、PDA、手機(jī)、平板電腦中的一種，上位機(jī)通過RS232串行接口與運(yùn)算控制電路中的DSP處理器聯(lián)接。
專利摘要一種高精度電參量分析儀涉及一種用于交流電參量測(cè)試/分析、電能質(zhì)量分析裝置檢定、科研測(cè)試中的電參量分析儀，由模擬信號(hào)采樣器、三相輸入自動(dòng)控制電路、前端驅(qū)動(dòng)電路、A/D采樣電路、運(yùn)算控制電路、顯示器及上位機(jī)組成，三相被測(cè)電壓、電流信號(hào)分別經(jīng)過模擬信號(hào)采樣器輸入至三相輸入自動(dòng)控制電路，三相輸入自動(dòng)控制電路輸出信號(hào)經(jīng)前端驅(qū)動(dòng)電路送至A/D采樣電路，A/D采樣電路輸出數(shù)字信號(hào)經(jīng)運(yùn)算控制電路后進(jìn)入顯示器及上位機(jī)顯示，本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)各種不同測(cè)量功能，測(cè)試分析功能多、電學(xué)參量測(cè)量精度高、諧波分析精度高、顯示數(shù)據(jù)齊全、操作方便。
文檔編號(hào)G01R35/00GK202421332SQ20112041978
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月30日
發(fā)明者吳志東, 張自長(zhǎng), 曾舒帆, 朱自科, 李亞娟, 陳萬(wàn)才, 陳世榮 申請(qǐng)人:云南省計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院