基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓、電流精密計(jì)量裝置及精密計(jì)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓、電流精密計(jì)量裝置及精密計(jì)量方法，所述的計(jì)量裝置包括處理模塊、衛(wèi)星授時(shí)模塊、電壓-頻率轉(zhuǎn)換器和電流-頻率轉(zhuǎn)換器；電壓-頻率轉(zhuǎn)換器的輸入端連接待測電壓信號(hào)，電壓-頻率轉(zhuǎn)換器的輸出端與處理模塊連接；電流-頻率轉(zhuǎn)換器的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流-頻率轉(zhuǎn)換器的輸出端與處理模塊連接，衛(wèi)星授時(shí)模塊為電壓-頻率轉(zhuǎn)換器、電流-頻率轉(zhuǎn)換器和處理模塊提供時(shí)鐘基準(zhǔn)。本發(fā)明從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提取時(shí)鐘信號(hào)作為電壓、電流的測量的基準(zhǔn)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)了在各種場所、溫度和濕度條件下的電壓、電流精密計(jì)量，計(jì)量裝置無需定期送到計(jì)量鑒定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定，很好地解決了傳統(tǒng)量值溯源和量值傳遞方式所帶來的問題。
【專利說明】基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓、電流精密計(jì)量裝置及精密計(jì)量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號(hào)的精密計(jì)量領(lǐng)域，特別是涉及一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓、電流精密計(jì)量裝置及精密計(jì)量方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，交、直流電壓信號(hào)的測量是使用經(jīng)過周期檢定的電壓測量儀器進(jìn)行測量。這種電壓測量儀器需按國家檢定規(guī)程要求，在一定時(shí)間內(nèi)送計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定，以保證該電壓測量儀器的精確性和可靠性。
[0003]定期送計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)檢定的目的在于:量值的傳遞，即量值的可溯源性。使得所有測量儀器具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。但這種定期送檢量值溯源方式，對(duì)送檢單位來說，需增加額外的時(shí)間成本和人力成本，送檢周期頻繁。
[0004]而這種定期送檢量值傳遞方式，對(duì)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)來說，需分級(jí)進(jìn)行量值的傳遞，且不能越級(jí)傳遞，如中央計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)將量值傳遞給省級(jí)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)，省級(jí)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)再將量值傳遞給市級(jí)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)，市級(jí)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)再把量值傳遞給下一級(jí)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)。這種分級(jí)量值傳遞的過程中，可能出現(xiàn)的問題在于:在每一級(jí)量值傳遞過程中，都可能產(chǎn)生一定的誤差，由于量值誤差的累積，必然導(dǎo)致最下級(jí)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)的計(jì)量準(zhǔn)確度不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓、電流精密計(jì)量裝置及精密計(jì)量方法，能在任何工作場合、溫度、濕度下，精密測量輸入的交、直流電流信號(hào)，以及完成對(duì)各類可轉(zhuǎn)換成電壓、電流的信號(hào)精密計(jì)量，該計(jì)量裝置無需再定期送到計(jì)量鑒定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定，避免傳統(tǒng)量值溯源和量值傳遞方式所帶來的問題。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量裝置，它包括電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊和衛(wèi)星授時(shí)模塊。
[0007]所述的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接待測電壓信號(hào)，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理模塊連接；所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，衛(wèi)星授時(shí)模塊的時(shí)鐘輸出分別與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘輸入連接，為電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供時(shí)鐘基準(zhǔn)。
[0008]它還包括電壓信號(hào)調(diào)理模塊，所述的電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端與連接待測電壓信號(hào)，電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。
[0009]所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊包括GPS衛(wèi)星授時(shí)模塊、北斗衛(wèi)星授時(shí)模塊、GL0NASS衛(wèi)星授時(shí)模塊和伽利略衛(wèi)星授時(shí)模塊中的任意一種或多種的組合。
[0010]基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量裝置，它包括電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊和衛(wèi)星授時(shí)模塊。
[0011]所述的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理模塊連接；所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，衛(wèi)星授時(shí)模塊的時(shí)鐘輸出分別與電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘輸入連接，為電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供時(shí)鐘基準(zhǔn)。
[0012]所述的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊包括電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊和電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊。
[0013]所述的電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理模塊連接。
[0014]它還包括電流信號(hào)調(diào)理模塊，所述的電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。
[0015]所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊包括GPS衛(wèi)星授時(shí)模塊、北斗衛(wèi)星授時(shí)模塊、GL0NASS衛(wèi)星授時(shí)模塊和伽利略衛(wèi)星授時(shí)模塊中的任意一種或多種的組合。
[0016]基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓、電流精密計(jì)量裝置，它包括處理模塊、衛(wèi)星授時(shí)模塊、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊。
[0017]所述的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接待測電壓信號(hào)，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理模塊連接；所述的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理模塊連接，所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，衛(wèi)星授時(shí)模塊的時(shí)鐘輸出分別與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊、電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘輸入連接，為電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊、電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供時(shí)鐘基準(zhǔn)。
[0018]它還包括電壓信號(hào)調(diào)理模塊和電流信號(hào)調(diào)理模塊。
[0019]所述的電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端與連接待測電壓信號(hào)，電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。
[0020]所述的電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。
[0021]所述的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊包括電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊和電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊。
[0022]所述的電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理模塊連接。
[0023]所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊包括GPS衛(wèi)星授時(shí)模塊、北斗衛(wèi)星授時(shí)模塊、GL0NASS衛(wèi)星授時(shí)模塊和伽利略衛(wèi)星授時(shí)模塊中的任意一種或多種的組合。
[0024]基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量方法，它包括以下步驟:
S11，產(chǎn)生可溯源時(shí)鐘信號(hào):衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，為電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供高精度、可溯源的時(shí)鐘信號(hào)；
S12，電壓-頻率轉(zhuǎn)換:電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊接收待測量的電壓信號(hào)和衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的高精度時(shí)鐘信號(hào)后，將該待測電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與該電壓信號(hào)幅值成正比的頻率信號(hào)，再把該頻率信號(hào)傳送給后續(xù)的處理模塊；
S13，計(jì)算待測電壓信號(hào)幅值:處理模塊接收到電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)和衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的時(shí)鐘信號(hào)后，計(jì)算出當(dāng)前頻率信號(hào)的頻率值，通過該頻率值換算出待測量電壓信號(hào)幅值的測量值。
[0025]它還包括信號(hào)調(diào)理步驟，所述的信號(hào)調(diào)理步驟為:通過電壓信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)待測量的電壓信號(hào)進(jìn)行增益和降噪處理，再將處理后的電壓信號(hào)發(fā)送給后續(xù)的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊。
[0026]所述的待測電壓信號(hào)幅值的計(jì)算步驟為:
處理模塊根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的高精度時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣，定時(shí)采樣的定時(shí)周期與分辨率的關(guān)系表達(dá)式為:
計(jì)數(shù)值=輸出頻率X定時(shí)周期；
分辨率=信號(hào)幅值/最大計(jì)數(shù)值=信號(hào)幅值/ (最大輸出頻率X定時(shí)周期)；
待測量的電壓信號(hào)幅值的計(jì)算公式為:
信號(hào)幅值=計(jì)數(shù)值X分辨率=輸出頻率X定時(shí)周期X分辨率。
[0027]基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量方法，它包括以下步驟:
S21，產(chǎn)生可溯源時(shí)鐘信號(hào):衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，為電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供高精度和可溯源的時(shí)鐘信號(hào)；
S22，電流-頻率轉(zhuǎn)換:電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊接收待測量的電流信號(hào)和衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的高精度時(shí)鐘信號(hào)，將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成與該電壓信號(hào)幅值成正比的頻率信號(hào)，并將該頻率信號(hào)傳送給后續(xù)處理模塊；
S23，計(jì)算待測電流信號(hào)幅值:處理模塊接收到電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)和衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的時(shí)鐘信號(hào)后，計(jì)算出當(dāng)前頻率信號(hào)的頻率值，通過該頻率值換算出待測量電流信號(hào)幅值的測量值。
[0028]在電流-頻率轉(zhuǎn)換步驟中，電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊接收待測量的電流信號(hào)，并將該待測量的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，電壓-頻率模塊再根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的高精度時(shí)鐘信號(hào)將該電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與其幅值成正比的頻率信號(hào)。
[0029]它還包括信號(hào)調(diào)理步驟，所述的信號(hào)調(diào)理步驟為:通過電流信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)待測量的電流信號(hào)進(jìn)行增益和降噪處理，再將處理后的電流信號(hào)發(fā)送給后續(xù)的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊。
[0030]所述的待測電壓或電流信號(hào)幅值的計(jì)算步驟為:
處理模塊根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的高精度時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣，定時(shí)采樣的定時(shí)周期與分辨率的關(guān)系表達(dá)式為:
計(jì)數(shù)值=輸出頻率X定時(shí)周期；
分辨率=信號(hào)幅值/最大計(jì)數(shù)值=信號(hào)幅值/ (最大輸出頻率X定時(shí)周期)；
待測量的電流信號(hào)幅值的計(jì)算公式為:
信號(hào)幅值=計(jì)數(shù)值X分辨率=輸出頻率X定時(shí)周期X分辨率。
[0031]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明計(jì)量裝置能在任何工作場合、溫度、濕度下，精密測量輸入的交、直流電流信號(hào)，以及完成對(duì)各類可轉(zhuǎn)換成電壓、電流的信號(hào)精密計(jì)量，無需再定期送到計(jì)量鑒定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定，避免傳統(tǒng)量值溯源和量值傳遞方式所帶來的問題。
[0032]本發(fā)明通過電壓一頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)，將電壓、電流的幅值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)，然后利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的高精度時(shí)鐘信號(hào)，測量出被測電壓、電流信號(hào)的幅值，從而實(shí)現(xiàn)電壓、電流的精密計(jì)量。
[0033]本發(fā)明計(jì)量裝置采用能提供高精度時(shí)鐘信號(hào)的衛(wèi)星授時(shí)模塊和具有高穩(wěn)定特性的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊，使得本發(fā)明計(jì)量裝置的測量結(jié)果具有高精確性。由于衛(wèi)星授時(shí)時(shí)鐘信號(hào)是精準(zhǔn)、可信、可靠、可溯源的，使得通過本發(fā)明計(jì)量裝置所測量出該輸入信號(hào)的測量值具有準(zhǔn)確性、可信性、可靠性和可溯源性。
[0034]由于本發(fā)明計(jì)量裝置具有可溯源特性，因此，其測量結(jié)果是可溯源的，符合國家計(jì)量檢定規(guī)程的要求。
[0035]本發(fā)明提出了一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量裝置、電流精密計(jì)量裝置和電壓與電流精密計(jì)量裝置，還提出了一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量方法和電流精密計(jì)量方法。通過基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓信號(hào)的精密計(jì)量。通過基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電流信號(hào)的精密計(jì)量。通過基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓、電流精密計(jì)量裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓和電流信號(hào)的精密計(jì)量。
[0036]本發(fā)明還提出了一種具有信號(hào)轉(zhuǎn)換器的電壓或電流精密計(jì)量裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種可轉(zhuǎn)換成電壓、電流的信號(hào)進(jìn)行精密計(jì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量裝置的系統(tǒng)原理框圖；
圖2為本發(fā)明一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量裝置的系統(tǒng)原理框圖；
圖3為本發(fā)明一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓、電流精密計(jì)量裝置的系統(tǒng)原理框圖；
圖4為本發(fā)明中電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊AD652芯片的原理框圖；
圖5為本發(fā)明一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量方法的流程圖；
圖6為本發(fā)明一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量方法的流程圖；
圖7為本發(fā)明一種具有信號(hào)轉(zhuǎn)換器的電壓、電流精密計(jì)量裝置的系統(tǒng)原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0039](一)電壓精密計(jì)量裝置
如圖1所示，基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量裝置，它包括至少一個(gè)電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊和衛(wèi)星授時(shí)模塊；所述的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的電壓信號(hào)輸入端連接待測電壓信號(hào)，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的頻率信號(hào)輸出端與處理模塊連接；所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊的時(shí)鐘信號(hào)輸入端接收衛(wèi)星發(fā)出的時(shí)鐘信號(hào)，衛(wèi)星授時(shí)模塊的時(shí)鐘信號(hào)輸出端分別與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接。
[0040]它還包括至少一個(gè)電壓信號(hào)調(diào)理模塊，所述的電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端與連接待測電壓信號(hào)，電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與后續(xù)的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。
[0041]所述的處理模塊為ARM處理器，可以選用STM32F108VET6芯片。
[0042]所述的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊包括第一 V/F轉(zhuǎn)換器。所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊包括GPS衛(wèi)星授時(shí)模塊、北斗衛(wèi)星授時(shí)模塊、GL0NASS衛(wèi)星授時(shí)模塊和伽利略衛(wèi)星授時(shí)模塊中的任意一種或多種的組合。衛(wèi)星授時(shí)模塊由衛(wèi)星授時(shí)恒溫晶振組成。通過衛(wèi)星授時(shí)時(shí)間和高穩(wěn)晶振之間的時(shí)差，采用馴服算法，實(shí)時(shí)調(diào)整晶振的時(shí)鐘精度。保證供給ν/F轉(zhuǎn)換器和處理模塊的時(shí)鐘信號(hào)始終保持高精度和時(shí)鐘的可溯源。
[0043]所述的電壓信號(hào)包括單端電壓信號(hào)和差分電壓信號(hào)。
[0044]所述的第一 V/F轉(zhuǎn)換器為同步電壓頻率轉(zhuǎn)換器SVFC，可以采用AD652芯片。AD652芯片能將輸入的模擬電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出頻率與輸入信號(hào)的大小成比例的脈沖或方波信號(hào)，并將該頻率信號(hào)發(fā)送給后續(xù)的處理模塊。
[0045](二)電流精密計(jì)量裝置
如圖2所示，基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量裝置，它包括至少一個(gè)電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊和衛(wèi)星授時(shí)模塊；所述的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的電流信號(hào)輸入端連接待測電流信號(hào)，電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的頻率信號(hào)輸出端與處理模塊連接；所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊的時(shí)鐘信號(hào)輸入端接收衛(wèi)星發(fā)出的時(shí)鐘信號(hào)，衛(wèi)星授時(shí)模塊的時(shí)鐘信號(hào)輸出端分別與電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接。
[0046]所述的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊包括電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊和電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊；所述的電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的電流信號(hào)輸入端連接待測電流信號(hào)，電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的電壓信號(hào)輸出端與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的電壓信號(hào)輸入端連接，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的頻率信號(hào)輸出端與處理模塊連接，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的時(shí)鐘信號(hào)輸入端與衛(wèi)星授時(shí)模塊的時(shí)鐘信號(hào)輸出端連接。
[0047]它還包括至少一個(gè)電流信號(hào)調(diào)理模塊，所述的電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與后續(xù)的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。
[0048]所述的處理模塊為ARM處理器，可以選用STM32F108VET6芯片。
[0049]所述的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊包括第二 V/F轉(zhuǎn)換器。所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊包括GPS衛(wèi)星授時(shí)模塊、北斗衛(wèi)星授時(shí)模塊、GL0NASS衛(wèi)星授時(shí)模塊和伽利略衛(wèi)星授時(shí)模塊中的任意一種或多種的組合。衛(wèi)星授時(shí)模塊由衛(wèi)星授時(shí)恒溫晶振組成。通過衛(wèi)星授時(shí)時(shí)間和高穩(wěn)晶振之間的時(shí)差，采用馴服算法，實(shí)時(shí)調(diào)整晶振的時(shí)鐘精度。保證供給ν/F轉(zhuǎn)換器和處理模塊的時(shí)鐘信號(hào)始終保持高精度和時(shí)鐘的可溯源。
[0050]所述的電壓信號(hào)包括單端電壓信號(hào)和差分電壓信號(hào)。所述的電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊包括高精度電阻。電流信號(hào)先通過高精度電阻轉(zhuǎn)換成電壓差分或單端信號(hào)。
[0051]所述的第二 V/F轉(zhuǎn)換器為同步電壓頻率轉(zhuǎn)換器SVFC，可以采用AD652芯片。AD652芯片能將輸入的模擬電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出頻率與輸入信號(hào)的大小成比例的脈沖或方波信號(hào)，并將該頻率信號(hào)發(fā)送給后續(xù)的處理模塊。
[0052](三)電壓、電流精密計(jì)量裝置
如圖3所示，基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓、電流精密計(jì)量裝置，它包括至少一個(gè)電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊、至少一個(gè)電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊和衛(wèi)星授時(shí)模塊，所述的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊包括第一 V/F轉(zhuǎn)換器，第一 V/F轉(zhuǎn)換器的電壓信號(hào)輸入端連接待測電壓信號(hào)，第一V/F轉(zhuǎn)換器的頻率信號(hào)輸出端與處理模塊連接；所述的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊包括電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊和第二 V/F轉(zhuǎn)換器，電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的電流信號(hào)輸入端連接待測電流信號(hào)，電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的電壓信號(hào)輸出端與第二 V/F轉(zhuǎn)換器的電壓信號(hào)輸入端連接，第二 V/F轉(zhuǎn)換器的頻率信號(hào)輸出端與處理模塊連接；衛(wèi)星授時(shí)模塊的時(shí)鐘信號(hào)輸入端接收衛(wèi)星發(fā)出的時(shí)鐘信號(hào)，衛(wèi)星授時(shí)模塊的時(shí)鐘信號(hào)輸出端分別與第一 V/F轉(zhuǎn)換器、第二 V/F轉(zhuǎn)換器和處理模塊的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接。
[0053]所述的處理模塊為ARM處理器，可以選用STM32F108VET6芯片。
[0054]它還包括至少一個(gè)電壓信號(hào)調(diào)理模塊和至少一個(gè)電流信號(hào)調(diào)理模塊。
[0055]所述的電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端與連接待測電壓信號(hào)，電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與后續(xù)的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。
[0056]所述的電流信號(hào)調(diào)理模塊設(shè)置于待測電流信號(hào)輸入端與第二 V/F轉(zhuǎn)換器的電壓信號(hào)輸入端之間。
[0057]所述的電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與后續(xù)的電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊連接。
[0058]所述的電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端與電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接，電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與第二 V/F轉(zhuǎn)換器的電壓信號(hào)輸入端連接。電流信號(hào)調(diào)理模塊還可設(shè)置在電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊和第二 V/F轉(zhuǎn)換器之間，先通過電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊將待測電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)后，電流信號(hào)調(diào)理模塊再對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行增益和降噪處理，并把處理后電壓信號(hào)傳送給后續(xù)的第二 V/F轉(zhuǎn)換器。
[0059]所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊包括GPS衛(wèi)星授時(shí)模塊、北斗衛(wèi)星授時(shí)模塊、GL0NASS衛(wèi)星授時(shí)模塊和伽利略衛(wèi)星授時(shí)模塊。衛(wèi)星授時(shí)模塊由衛(wèi)星授時(shí)恒溫晶振組成。通過衛(wèi)星授時(shí)時(shí)間和高穩(wěn)晶振之間的時(shí)差，采用馴服算法，實(shí)時(shí)調(diào)整晶振的時(shí)鐘精度。保證供給V/F轉(zhuǎn)換器和處理模塊的時(shí)鐘信號(hào)始終保持高精度和時(shí)鐘的可溯源。
[0060]所述的電壓信號(hào)包括單端電壓信號(hào)和差分電壓信號(hào)。
[0061]所述的電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊包括高精度電阻。電流信號(hào)先通過高精度電阻轉(zhuǎn)換成電壓差分或單端信號(hào)。
[0062]所述的第一 V/F轉(zhuǎn)換器和第二 V/F轉(zhuǎn)換器為同步電壓頻率轉(zhuǎn)換器SVFC，可以采用AD652芯片。AD652芯片能將輸入的模擬電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出頻率與輸入信號(hào)的大小成比例的脈沖或方波信號(hào)，并將該頻率信號(hào)發(fā)送給后續(xù)的處理模塊。
[0063](四)V/F轉(zhuǎn)換器AD652芯片
AD652芯片是一個(gè)功能強(qiáng)大的精密模數(shù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用構(gòu)建模塊，該芯片的最大滿度頻率可達(dá)2MHz，當(dāng)輸出頻率為10kHz時(shí)，其非線性誤差典型值為0.002%,當(dāng)輸出頻率為IMHz時(shí)，其線性誤差值達(dá)到最大為0.005%。
[0064]AD652芯片使用多種常用的電荷平衡技術(shù)來執(zhí)行轉(zhuǎn)換功能。它利用外部時(shí)鐘定義滿量程輸出頻率，而不是依賴于外部電容的穩(wěn)定性。因此，其傳遞函數(shù)更穩(wěn)定、線性度更高，這對(duì)單通道和多通道系統(tǒng)都有很大好處。其精密低漂移基準(zhǔn)電壓源和低溫度系數(shù)片內(nèi)薄膜調(diào)整電阻使增益漂移最小。此外，激光晶圓調(diào)整將初始增益誤差降至0.5%以下。
[0065]如圖4所示，圖4為AD652芯片的原理框圖，AD652芯片將輸入的模擬電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出頻率與輸入信號(hào)的大小成比例的脈沖或方波信號(hào)。輸出頻率信號(hào)F與輸入電壓信號(hào)Vin的轉(zhuǎn)換公式如下所示，其推導(dǎo)過程可參見AD652數(shù)據(jù)手冊(cè):
F = (l/Ir*Rin*T0) *Vin
式中:Ir - AD652芯片中恒流源傳輸給積分電容的充電電流值；
Rin - AD652芯片中電阻Rin的阻值；
T0 - AD652芯片輸出頻率信號(hào)的周期，即積分電容的充電周期。
[0066]電流Ir與電阻Rin的穩(wěn)定性只與AD652芯片的工藝決定。外界工作條件對(duì)電流Ir與電阻Rin的影響基本可以忽略不計(jì)，因此電流Ir與電阻Rin可以認(rèn)為是常數(shù)。所以輸出頻率F與輸入的模擬電壓Vin成正比。AD652芯片輸出頻率F的最大值和穩(wěn)定性由衛(wèi)星授時(shí)模塊所輸入的時(shí)鐘信號(hào)決定，與外部元件的精度、工作環(huán)境溫度和濕度基本無關(guān)。
[0067]而周期Ttl受AD652芯片的時(shí)鐘控制，因此外部時(shí)鐘頻率的穩(wěn)定性和精度直接影響了輸出頻率信號(hào)的穩(wěn)定度和線性誤差。
[0068]衛(wèi)星授時(shí)模塊所輸入的時(shí)鐘信號(hào)決定AD652芯片輸出頻率F的范圍，同時(shí)AD652芯片的時(shí)鐘的穩(wěn)定性也必將影響輸出頻率F的穩(wěn)定性。由于采用衛(wèi)星授時(shí)的方式提供時(shí)鐘信號(hào)，保證了 AD652芯片時(shí)鐘輸入信號(hào)的高穩(wěn)定性和高精確性。因此AD652芯片可以實(shí)現(xiàn)高線性度的V/F轉(zhuǎn)換。本發(fā)明計(jì)量裝置采用能提供高精度時(shí)鐘信號(hào)的衛(wèi)星授時(shí)模塊和具有高穩(wěn)定特性的V/F轉(zhuǎn)換器，使得本發(fā)明計(jì)量裝置的測量結(jié)果具有高精確性。
[0069]處理模塊通過接收來自AD652芯片和衛(wèi)星授時(shí)模塊的精確時(shí)鐘信號(hào)，即可計(jì)算出當(dāng)前頻率值。通過該頻率值，即可換算出待測信號(hào)的電壓幅值。
[0070]處理模塊對(duì)AD652芯片輸出的頻率信號(hào)F進(jìn)行定時(shí)采樣，計(jì)數(shù)器得到采樣計(jì)數(shù)值，定時(shí)采樣的定時(shí)周期T與分辨率的關(guān)系表達(dá)式如下:
計(jì)數(shù)值=F(max)*T ；
分辨率=信號(hào)幅值/計(jì)數(shù)值=信號(hào)幅值/(F*T)；
通過AD652芯片的最大輸出頻率F(max)和定時(shí)采樣周期T，計(jì)算求得采樣計(jì)數(shù)值，并根據(jù)輸入信號(hào)的最大幅值，計(jì)算得到測量分辨率。再根據(jù)AD652芯片的實(shí)際輸出頻率F和定時(shí)采樣周期T，計(jì)算求得實(shí)際的采樣計(jì)數(shù)值。最后根據(jù)該實(shí)際采樣計(jì)數(shù)值和測量分辨率，計(jì)算得到待測量的輸入信號(hào)的幅值Vin。
[0071]當(dāng)AD652芯片的輸出頻率F為ΙΟΟΚΗζ，采樣周期T為I秒時(shí)，計(jì)數(shù)值=100,000。
[0072]顯然，當(dāng)輸入信號(hào)的最大幅值為IV，即信號(hào)幅值=IV時(shí)，測量分辨率將達(dá)到(1/100000) V = 1uV ;如果采樣計(jì)數(shù)值=50000時(shí)，輸入信號(hào)幅值=1uVX 50000=0.5V。
[0073]通過處理模塊中的計(jì)數(shù)單元，得到采樣計(jì)數(shù)值，即可測量輸入電壓、電流信號(hào)的大小。由于本發(fā)明計(jì)量裝置采用衛(wèi)星授時(shí)做為AD652芯片的時(shí)鐘信號(hào)和采集定時(shí)時(shí)間，而衛(wèi)星授時(shí)時(shí)鐘信號(hào)是精準(zhǔn)、可信、可靠、可溯源的。因此通過本發(fā)明計(jì)量裝置所測量出該輸入信號(hào)的測量值具有準(zhǔn)確性、可信性、可靠性和可溯源性。
[0074](四)電壓精密計(jì)量方法
如圖5所示，基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量方法，它包括以下步驟:
步驟(1)，產(chǎn)生可溯源時(shí)鐘信號(hào):衛(wèi)星授時(shí)模塊接收衛(wèi)星發(fā)出的時(shí)鐘信號(hào)，并根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)時(shí)鐘信號(hào)和高穩(wěn)晶振之間的時(shí)差，采用馴服算法實(shí)時(shí)調(diào)整晶振的時(shí)鐘精度，為電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供高精度和可溯源的時(shí)鐘信號(hào)；
步驟(2)，信號(hào)調(diào)理:電壓信號(hào)調(diào)理模塊接收待測量的電壓信號(hào)，對(duì)輸入電壓信號(hào)進(jìn)行增益和降噪處理，再將該處理后的電壓信號(hào)送人后續(xù)的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊執(zhí)行電壓-頻率轉(zhuǎn)換；
步驟(3)，電壓-頻率轉(zhuǎn)換:電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊接收處理后的電壓信號(hào)和衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的高精度時(shí)鐘信號(hào)，并將該處理后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與該電壓信號(hào)幅值成正比的頻率信號(hào)，再把該頻率信號(hào)傳送給處理模塊進(jìn)行待測電壓信號(hào)的幅值換算；
步驟(4)，計(jì)算待測電壓信號(hào)幅值:處理模塊接收到電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)和衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的時(shí)鐘信號(hào)后，計(jì)算出當(dāng)前頻率信號(hào)的頻率值，通過該頻率值換算出待測量電壓信號(hào)幅值的測量值。
[0075]若輸入的待測信號(hào)不是電壓信號(hào)時(shí)，還需先通過信號(hào)轉(zhuǎn)換器將待測輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)后，再通過后續(xù)的電壓信號(hào)調(diào)理模塊和電壓-頻率模塊對(duì)其進(jìn)行處理。
[0076]所述的待測電壓信號(hào)幅值的計(jì)算方式為:
處理模塊根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的高精度時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣，定時(shí)采樣的定時(shí)周期與分辨率的關(guān)系表達(dá)式為:
計(jì)數(shù)值=輸出頻率X定時(shí)周期；
分辨率=信號(hào)幅值/最大計(jì)數(shù)值=信號(hào)幅值/ (最大輸出頻率X定時(shí)周期)；
待測量的電壓信號(hào)幅值的計(jì)算公式為:
信號(hào)幅值=計(jì)數(shù)值X分辨率=輸出頻率X定時(shí)周期X分辨率。
[0077](五)電流精密計(jì)量方法
如圖6所示，基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量方法，它包括以下步驟:
步驟(1)，產(chǎn)生可溯源時(shí)鐘信號(hào):衛(wèi)星授時(shí)模塊接收衛(wèi)星發(fā)出的時(shí)鐘信號(hào)，并根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)時(shí)鐘信號(hào)和高穩(wěn)晶振之間的時(shí)差，采用馴服算法實(shí)時(shí)調(diào)整晶振的時(shí)鐘精度，為電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供高精度和可溯源的時(shí)鐘信號(hào)；
步驟(2)，信號(hào)調(diào)理:電流信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)輸入電流信號(hào)進(jìn)行增益和降噪處理，再將該處理后的電流信號(hào)送人后續(xù)的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊執(zhí)行電流-頻率轉(zhuǎn)換；
步驟(3)，電流-頻率轉(zhuǎn)換:電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊接收待測量的電流信號(hào)，首先將該待測電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)后，再根據(jù)其所接收到的衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的高精度時(shí)鐘信號(hào)，把該電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與該電壓信號(hào)幅值成正比的頻率信號(hào)，并將該頻率信號(hào)傳送給后續(xù)處理模塊進(jìn)行待測電流信號(hào)的幅值換算；
步驟(4)，計(jì)算待測電流信號(hào)幅值:處理模塊接收到電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)和衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的時(shí)鐘信號(hào)后，計(jì)算出當(dāng)前信號(hào)的頻率值，通過該頻率值換算出待測量電流信號(hào)幅值的測量值。
[0078]若輸入的待測信號(hào)不是電流信號(hào)時(shí)，還需先通過信號(hào)轉(zhuǎn)換器將待測輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。再通過后續(xù)的電流信號(hào)調(diào)理模塊和電壓-頻率模塊對(duì)其進(jìn)行處理。
[0079]所述的待測電壓或電流信號(hào)幅值的計(jì)算方式為:
處理模塊根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的高精度時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣，定時(shí)采樣的定時(shí)周期與分辨率的關(guān)系表達(dá)式為:
計(jì)數(shù)值=輸出頻率X定時(shí)周期；
分辨率=信號(hào)幅值/最大計(jì)數(shù)值=信號(hào)幅值/ (最大輸出頻率X定時(shí)周期);
待測量的電流信號(hào)幅值的計(jì)算公式為:
信號(hào)幅值=計(jì)數(shù)值X分辨率=輸出頻率X定時(shí)周期X分辨率。
[0080]本發(fā)明計(jì)量裝置采用高線性度、高穩(wěn)定度的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊采用AD652芯片，將輸入的電流、電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與輸入電流、電壓信號(hào)大小成正比的頻率信號(hào)，然后通過處理對(duì)AD652的輸出頻率信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣，以此得到輸入電流、電壓信號(hào)的幅值大小。
[0081]本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)在于，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊(AD652芯片)的時(shí)鐘源和處理模塊的定時(shí)采樣周期均來自衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所提供的高精度時(shí)鐘信號(hào)，保證了測量結(jié)果的高精度、可信性、可靠性和可溯源性。
[0082]本發(fā)明電壓計(jì)量裝置、電流計(jì)量裝置和電壓/電流計(jì)量裝置還可增設(shè)顯示模塊、通信接口和鍵盤，所述的顯示模塊的輸入與處理模塊的測量輸出連接，對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行顯示；所述的處理模塊通過通信接口實(shí)現(xiàn)與外接設(shè)備連接，與外接設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；所述的鍵盤與處理模塊連接。
[0083]如圖7所示，本發(fā)明電壓計(jì)量裝置、電流計(jì)量裝置和電壓/電流計(jì)量裝置均可增設(shè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器，當(dāng)輸入信號(hào)非電壓信號(hào)和電流信號(hào)時(shí)，可通過信號(hào)轉(zhuǎn)換器，將該輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)或電流信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該輸入信號(hào)的計(jì)量。
[0084]所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換器包括光電傳感器、壓力傳感器、聲音傳感器、位移傳感器、速度傳感器、溫濕度傳感器、硬度傳感器、密度傳感器等等，可根據(jù)各種傳感器各自的參數(shù)轉(zhuǎn)換關(guān)系，通過本發(fā)明計(jì)量裝置測量出該傳感器所檢測參數(shù)的數(shù)值。例如，當(dāng)輸入信號(hào)為光信號(hào)時(shí)，需要先通過增設(shè)的信號(hào)轉(zhuǎn)換器，如光電傳感器，將該光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，再通過V/F轉(zhuǎn)換器和處理模塊，完成該光信號(hào)的光強(qiáng)度測量。
【權(quán)利要求】
1.基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量裝置，其特征在于:它包括電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊和衛(wèi)星授時(shí)模塊； 所述的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接待測電壓信號(hào)，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理模塊連接；所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，衛(wèi)星授時(shí)模塊的時(shí)鐘輸出分別與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘輸入連接，為電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供時(shí)鐘基準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量裝置，其特征在于:它還包括電壓信號(hào)調(diào)理模塊，所述的電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端與連接待測電壓信號(hào)，電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量裝置，其特征在于:所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊包括GPS衛(wèi)星授時(shí)模塊、北斗衛(wèi)星授時(shí)模塊、GLONASS衛(wèi)星授時(shí)模塊和伽利略衛(wèi)星授時(shí)模塊中的任意一種或多種的組合。
4.基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量裝置，其特征在于:它包括電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊和衛(wèi)星授時(shí)模塊； 所述的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理模塊連接；所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，衛(wèi)星授時(shí)模塊的時(shí)鐘輸出分別與電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘輸入連接，為電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供時(shí)鐘基準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量裝置，其特征在于:所述的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊包括電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊和電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊； 所述的電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理模塊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量裝置，其特征在于:它還包括電流信號(hào)調(diào)理模塊，所述的電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量裝置，其特征在于:所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊包括GPS衛(wèi)星授時(shí)模塊、北斗衛(wèi)星授時(shí)模塊、GLONASS衛(wèi)星授時(shí)模塊和伽利略衛(wèi)星授時(shí)模塊中的任意一種或多種的組合。
8.基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓、電流精密計(jì)量裝置，其特征在于:它包括處理模塊、衛(wèi)星授時(shí)模塊、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊； 所述的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接待測電壓信號(hào)，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理模塊連接；所述的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理模塊連接，所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，衛(wèi)星授時(shí)模塊的時(shí)鐘輸出分別與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊、電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘輸入連接，為電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊、電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供時(shí)鐘基準(zhǔn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓、電流精密計(jì)量裝置，其特征在于:它還包括電壓信號(hào)調(diào)理模塊和電流信號(hào)調(diào)理模塊； 所述的電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端與連接待測電壓信號(hào)，電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接； 所述的電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓、電流精密計(jì)量裝置，其特征在于:所述的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊包括電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊和電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊； 所述的電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接待測電流信號(hào)，電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與處理模塊連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量裝置，其特征在于:所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊包括GPS衛(wèi)星授時(shí)模塊、北斗衛(wèi)星授時(shí)模塊、GLONASS衛(wèi)星授時(shí)模塊和伽利略衛(wèi)星授時(shí)模塊中的任意一種或多種的組合。
12.基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量方法，其特征在于:它包括以下步驟: S11，產(chǎn)生可溯源時(shí)鐘信號(hào):衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，為電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供高精度、可溯源的時(shí)鐘信號(hào)； S12，電壓-頻率轉(zhuǎn)換:電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊接收待測量的電壓信號(hào)和衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的高精度時(shí)鐘信號(hào)后，將該待測電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與該電壓信號(hào)幅值成正比的頻率信號(hào)，再把該頻率信號(hào)傳送給后續(xù)的處理模塊； S13，計(jì)算待測電壓信號(hào)幅值:處理模塊接收到電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)和衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的時(shí)鐘信號(hào)后，計(jì)算出當(dāng)前頻率信號(hào)的頻率值，通過該頻率值換算出待測量電壓信號(hào)幅值的測量值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量方法，其特征在于:它還包括信號(hào)調(diào)理步驟，所述的信號(hào)調(diào)理步驟為:通過電壓信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)待測量的電壓信號(hào)進(jìn)行增益和降噪處理，再將處理后的電壓信號(hào)發(fā)送給后續(xù)的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓精密計(jì)量方法，其特征在于:所述的待測電壓信號(hào)幅值的計(jì)算步驟為: 處理模塊根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的高精度時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣，定時(shí)采樣的定時(shí)周期與分辨率的關(guān)系表達(dá)式為: 計(jì)數(shù)值=輸出頻率X定時(shí)周期； 分辨率=信號(hào)幅值/最大計(jì)數(shù)值 =信號(hào)幅值/ (最大輸出頻率X定時(shí)周期)； 待測量的電壓信號(hào)幅值的計(jì)算公式為: 信號(hào)幅值=計(jì)數(shù)值X分辨率 =輸出頻率X定時(shí)周期X分辨率。
15.基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量方法，其特征在于:它包括以下步驟: S21，產(chǎn)生可溯源時(shí)鐘信號(hào):衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，為電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供高精度和可溯源的時(shí)鐘信號(hào)； S22，電流-頻率轉(zhuǎn)換:電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊接收待測量的電流信號(hào)和衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的高精度時(shí)鐘信號(hào)，將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成與該電壓信號(hào)幅值成正比的頻率信號(hào)，并將該頻率信號(hào)傳送給后續(xù)處理模塊； S23，計(jì)算待測電流信號(hào)幅值:處理模塊接收到電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)和衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的時(shí)鐘信號(hào)后，計(jì)算出當(dāng)前頻率信號(hào)的頻率值，通過該頻率值換算出待測量電流信號(hào)幅值的測量值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量方法，其特征在于:在電流-頻率轉(zhuǎn)換步驟中，電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊接收待測量的電流信號(hào)，并將該待測量的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，電壓-頻率模塊再根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的高精度時(shí)鐘信號(hào)將該電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與其幅值成正比的頻率信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電流精密計(jì)量方法，其特征在于:它還包括信號(hào)調(diào)理步驟，所述的信號(hào)調(diào)理步驟為:通過電流信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)待測量的電流信號(hào)進(jìn)行增益和降噪處理，再將處理后的電流信號(hào)發(fā)送給后續(xù)的電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電壓、電流精密計(jì)量方法，其特征在于:所述的待測電壓或電流信號(hào)幅值的計(jì)算步驟為: 處理模塊根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的高精度時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣，定時(shí)采樣的定時(shí)周期與分辨率的關(guān)系表達(dá)式為: 計(jì)數(shù)值=輸出頻率X定時(shí)周期； 分辨率=信號(hào)幅值/最大計(jì)數(shù)值 =信號(hào)幅值/ (最大輸出頻率X定時(shí)周期)； 待測量的電流信號(hào)幅值的計(jì)算公式為: 信號(hào)幅值=計(jì)數(shù)值X分辨率 =輸出頻率X定時(shí)周期X分辨率。
【文檔編號(hào)】G01R35/00GK104316890SQ201410634216
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】黃茂彪, 楊衡 申請(qǐng)人:成都天興電氣有限公司