專利名稱：用戶線阻抗測量方法和測量電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信線路的測量，具體地涉及到在測試用戶線路中使用的測量金屬對線阻抗技術(shù)，尤其是涉及到用于測量金屬對線間阻抗和信號線與地之間阻抗的一種測量方法和測量電路。
已有技術(shù)中用戶線阻抗測量電路的一個實(shí)例包括一個電路系統(tǒng)和一個步驟，其中以定速變化的電壓被施加到用戶線上，且是在該電壓施加的期間內(nèi)通過用戶線的平均電流求出電容量，及一步驟，其中一固定電壓被施加到用戶線上，且在電壓施加期間通過用戶線的平均電流求出電阻值(參見公開的日本專利NO.163369/91)。
在這個已有技術(shù)的用戶線阻抗測量電路中，在從一個以定速度變化的波形到一個固定電平的波形的測量周期內(nèi)需要一個施加電壓變化的操作，因而電路復(fù)雜。
此外，用戶線路是被一個低輸出阻抗的電壓源驅(qū)動的，這就引入一個問題，即當(dāng)一個市電源的嗡聲噪音迭加到用戶線上時，這個嗡聲噪音電流會流入這個電壓源，因而有害地影響那個電路或通過電源線影響其它電路。
基于施加電壓的測量電流一般設(shè)置其數(shù)量級為約1mA或更低的一個值，以致不會在電話機(jī)中引起振鈴電路振鈴。另一方面，隨環(huán)境而定，嗡聲噪音電流以近似10mA數(shù)量級的最大值流動。嗡聲噪音電流在數(shù)量級上超出測量電流的這個很大差別量在測量電路電流時造成出錯。
此外，嗡聲噪音(一個交流電流)和用于測量目的及測量電路的直流電流的合成電流在電壓源中流動，這個合成的電流在兩個方向即在電源和泄流電路中流動。
一般說來，比如對于一個雙向電路中，例，阻尼電路的設(shè)計是比其中電流僅在一個方向流動的單向電路要難的多，其結(jié)果，存在增加電壓源電路復(fù)雜性的缺陷。
本發(fā)明是針對這些問題完成的，具有提供一種阻抗測量方法和能夠高速測量用戶線阻抗的測量電路的目的。換句話說，本發(fā)明的目的是提供一種阻抗測量方法和測量電路，該電路防止瞬變噪音的發(fā)生并具有高測量精度。本發(fā)明的另一目的是提供一種阻抗測量方法和不易受嗡聲噪音影響的測量電路。本發(fā)明的最后一個目的是提供一種阻抗測量方法和電路結(jié)構(gòu)簡單的測量電路。
為完成上述目的，本發(fā)明的用戶線阻抗測量方法為如下的一種測量方法在用戶線上連接一受控電流源，并使電流流動，以產(chǎn)生一瞬時狀態(tài)；在瞬時狀態(tài)期間內(nèi)設(shè)置分為兩個間隔的一測量時間間隔，測量出兩個時間間隔中的各個間隔開始和結(jié)束時用戶線電壓間的電壓差，并測量出兩個間隔中各個間隔期間的用戶線平均電壓和平均電流。
及用所獲得的測量值，按對應(yīng)于用戶線瞬間狀態(tài)的指定的數(shù)值公式計算出用戶線阻抗。
在受控電流源連接用戶線時受控電流源控制電路隨時間的變化率為一固定值或低于該固定值。在這里，用戶線是一對金屬線，其中的一根連接于控制電流源，另一根接地，或是開路，而用戶線間的阻抗或一根用戶線對地的阻抗是從受控電流源一側(cè)的用戶線處測量的。
本發(fā)明的用戶線阻抗測量電路的組成為一受控電流源連接于一根用戶線上，并有電流在其中傳輸；電壓差檢測裝置，用于檢測兩個間隔中各個間隔開始和結(jié)束時用戶線電壓之間的電壓差，這兩個時間間隔是當(dāng)連接上受控電流源，且電流剛開始流動時產(chǎn)生的初始瞬間狀態(tài)的一個時間間隔分為兩個間隔而預(yù)定。
平均電壓/電流檢測裝置，用于檢測初始瞬時狀態(tài)時間間隔的各前半間隔和后半間隔的平均電壓和平均電流；及運(yùn)算裝置，用于按對應(yīng)于用戶線瞬時狀態(tài)的指定的數(shù)值公式，以檢測出的電壓差、平均電壓和平均電流計算出用戶線阻抗。
在受控電流源連接用戶線時，受控電流源控制電流隨時間變化率為一固定值或低于該固定值。此外，在該測量電路中金屬對線的一根連接于控制電流，而另一根與地連接，或者開路；用戶線之間的阻抗或用戶線對地的阻抗是在受控電流源一側(cè)從用戶線處測出的。
在前面所描述的本發(fā)明的用戶線阻抗測量方法和測量電路中，兩個時間間隔是瞬時狀態(tài)內(nèi)一固定時間間隔的前半部和后半部，瞬時狀態(tài)是從受控電流源被連接到用戶線時開始延續(xù)的，而且，兩個時間間隔的長度是嗡聲噪音周期長度的正整倍數(shù)。
更具體地說，本發(fā)明是一種用戶線阻抗測量方法和測量電路，其通過開關(guān)的方式將電流源連接到每一對用戶中，并在一指定的時間間隔周期內(nèi)測量這些用戶線上瞬時電壓和瞬時電流的采樣值。這指定的時間周期分為前半部和后半部，在各個前半部和后半部內(nèi)檢測出平均電壓和電流并加以保持，最后，檢測出和保持住前半部開始和結(jié)束的電壓差和后半部開始和結(jié)束的電壓差，并按照一固定數(shù)值公式根據(jù)這些保持值進(jìn)行操作。同時，由受控電流源提供的測量電流被控制在該電流隨時間的變化率保留在或低于-固定值。另外，前半部測量周期和后半部測量周期的長度被設(shè)定為嗡聲噪音周期長度的正整倍數(shù)。
通過上面所述結(jié)構(gòu)的裝置，本發(fā)明根據(jù)線路的電壓和電流瞬態(tài)響應(yīng)波形計算出阻抗，因而不必要等待供給線路的測量電流和線路響應(yīng)電壓的穩(wěn)定，從而使測量時間減少。
此外，當(dāng)剛一開始提供測量電流時，能防止在一端產(chǎn)生瞬態(tài)噪音，因而改善了測量精度。
另外，因為用戶線阻抗是根據(jù)在一指定測量時間采樣質(zhì)測量的，所以電路可以使用用于電壓(采樣)值和電流(采樣)值的保持裝置構(gòu)成，而用戶線阻抗測試電路能通過一簡單的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。在市電嗡聲噪音被疊加到用戶線的這種情況，通過采用是嗡聲噪音周期正整倍數(shù)長的一測量定時，嗡聲噪音被抵消并不出現(xiàn)在電壓(抽樣)值和電流(抽樣)值的平均值中。另外，由于嗡聲噪音的相位在前半部和后半部測量周期的結(jié)束和開始相一致，所以嗡聲噪音的影響可以通過在兩個時間分段的電壓值相減而予以消除。
上述的和其它的目的、特征和本發(fā)明的積極效果，通過根據(jù)所附說明本發(fā)明最佳實(shí)施例的附圖的描述，將變得一目了然。


圖1是本發(fā)明測量電路一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)方框圖。
圖2是平均電壓檢測電路的方框圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例放電電路、控制裝置和受控電流源的電路圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例的受控電流波形。
圖5示出這個實(shí)施例中用戶線的電壓波形(疊加了嗡聲噪音)。
圖6示出已有技術(shù)中測量電流波形。
圖7示出已有技術(shù)中用戶線電壓波形(疊加了瞬時噪音)。
圖8示出電話機(jī)的振鈴電路。
圖9是一個電路圖，其表示用戶線阻抗和終端阻抗的復(fù)合阻抗模擬為一個電阻和電容并聯(lián)的等效電路。
下面將參照附圖介紹本發(fā)明一個實(shí)施例的測量電路結(jié)構(gòu)。圖1是表示這個實(shí)施例結(jié)構(gòu)的方框圖。
一對用戶線(圖中未示出)與端子T和R連接，由受控電流源11經(jīng)開關(guān)101和102路徑提供測量電流。使用開關(guān)101和102，各用戶線能分別地切換到地、斷開、或連接到受控電流源11。由受控電流源11提供給用戶線的測量電流受控制裝置12的控制，以使它的時間變化率設(shè)定在或低于-固定值。在測量起始時，用來自控制端C的一個信號起動控制裝置12。
用戶線的電壓是由采樣器131每間隔周期Δt采樣，A/D(模/數(shù))變換(圖中未示出模數(shù)變換器)，并傳輸至平均值檢測裝置141，在其中求出測量間隔每個前半間隔和后半間隔的-平均值，通過切換開關(guān)103，前半間隔的平均值被存貯在寄存器152中，后半間隔的平均值被貯在寄存器153中。
此外，僅在每半間隔開始和結(jié)束的電壓采樣值通過采樣器132的路徑，前半間隔開始的采樣值先是保留在寄存器151中，在前半間隔結(jié)束時，從那一刻的采樣值中減去保存在寄存器151中的值，其結(jié)果作為前半間隔的電壓差通過開關(guān)104的路徑存貯在寄存154中。
接下來，后半間隔開始的采樣值被存貯在寄存器151中，且在后半間隔結(jié)束時，從那一刻的采樣值中減去存貯在寄存器151中的值，切換開關(guān)104，則所得結(jié)果作為后半間隔的電壓差被存貯在寄存器155中。此外，前半間隔結(jié)束和后半間隔開始的計時是相同的。
用同樣的方式，用戶線電流由采樣器133于每個采樣周期Δt采樣，A/D(模/數(shù))變換(圖中未示出模/數(shù)變換器)、由平均值檢測裝置142求出整個前半間隔的平均值，而其結(jié)果經(jīng)開關(guān)105路徑存貯在寄存器156中。同樣的，求出整個后半間隔的平均值，并切換開關(guān)105，結(jié)果存貯在寄存器157中。
在所有測量間隔結(jié)束那一刻，由數(shù)字處理裝置16采用下面將描述的計算公式的方式，使用寄存器152-157中每個寄存器中存貯的值，計算出用戶線的電阻值和電容值。接著從端子RES輸出電阻值，并從端子CAP輸出電容值。
這里，A/D變換器是用于電壓采樣值和電流采樣值的數(shù)字處理，以便于數(shù)字信號處理裝置16的阻抗計算(將描述)。在模擬值被模擬處理的情況下，不需要采用A/D變換器。
下面將結(jié)合圖2和圖3介紹圖1所示每個方框電路的詳細(xì)實(shí)例。
圖2是表示計算電壓和電流采樣值的平均值的平均值檢測裝置141或142的一個結(jié)構(gòu)實(shí)例的方框圖，在這個圖中，每個采樣的采樣值被加到在相加器21的前面已相加的結(jié)果上，然后存貯在寄存器22中，寄存器22有一等于采樣時間Δt的延遲時間Δt。在前半間隔結(jié)束時，整個前半間隔采樣結(jié)果的總存貯結(jié)果被存入寄存器22。這個值在除法器23被采樣總數(shù)N除，以找出算術(shù)平均值，并輸出結(jié)果。然后在后半間隔開始之前寄存器被起動，以相同的方式為后半間隔計算平均值。
在這個實(shí)施例中為了簡化說明，前半間隔和后半間隔被設(shè)定為相互相等，其二者的采樣數(shù)為N，但是對于前半間隔和后半間隔采樣數(shù)的差別或前半間隔長度的別不會造成任何特殊問題。為下面解釋簡便起見，對兩個間隔的采樣數(shù)是相同的。
下面是圖3中所示的放電電路17、受控電流源11和控制裝置12的一個電路結(jié)構(gòu)實(shí)例。
測量之前，開關(guān)101和102二者被連接到放電電路17，在用戶線中的寄生電容或電話機(jī)電容中存貯的電荷對地逐漸放掉。放電電路17是由二極管電橋和可變電壓VDIS組成。例如可變電壓源VDIS有一個大約-48V的起始電壓，并有一個逐步上升至0V的電壓。例如，通常從電話交換機(jī)向用戶線施加負(fù)電壓，而其結(jié)果，用戶線一側(cè)具有相對于地為負(fù)極性的寄生電荷。因此通過二極管31和32連接到可變電壓源VDIS實(shí)施放電。
另一方面，如果考慮到線間積累的電荷，例如，用戶線端T一邊為正極性而用戶線端R一邊為負(fù)極性，放電電流沿著從VDIS的負(fù)端到VDIS和端頭R之間的二極管31，到端頭R，到線間電容(未示出)，到端頭T，到端頭T和地之間的二極管33，且最后到地的路線流動，因而放掉線間電荷。在變換極性時產(chǎn)生充電的情況中，上述的二極管電橋通過二極管32和34工作，且寄生電荷和電話機(jī)電容電荷被放掉?？刂蒲b置12是由來自控制端頭C的起動信號和測量電流開始供電引發(fā)工作的。
控制裝置12是由基準(zhǔn)電源E、開關(guān)35、電阻36和電容37構(gòu)成的；受控電流源11是由運(yùn)算放大器38、N溝道場效應(yīng)晶體管39、限流電阻40、電壓變換器41和臺電壓源VBB構(gòu)成。通過來自外部的一個起動信號將開關(guān)35切換到基準(zhǔn)電壓源E，于是一個固定電壓被輸入到由電阻36和電容37組成的低通濾波器。低通濾波器自電容器37的端頭輸出，并供給運(yùn)算放大器38的不倒相輸入端。運(yùn)算放大器38的輸出端被連接于場效應(yīng)晶體管39的柵極，運(yùn)算放大器38的倒相輸入端連接于場效應(yīng)晶體管39的源極，運(yùn)算放大器38作為電流源運(yùn)行，其配有用在它的輸出部分用于電流緩沖的N溝道場效應(yīng)晶體管39。測量電流從場效應(yīng)晶體管39的漏極流入，通過限流電阻40，流入站電壓源VBB(通常，VBB＝-48V)，并回到地。運(yùn)算放大器38作為一電壓跟隨器工作，其結(jié)果，如果以站電壓源VBB作為基準(zhǔn)低通濾波器的輸出電壓是V，那么限流電阻70的端電壓也是V，而流過這個電阻的電流I是I＝V/R1……(1)這里R1是限流電阻40的電阻值。
因為運(yùn)算放大器38的輸入端和晶體管39的柵極都是高阻抗的，可以忽略流入它們的電流，所以電流I等于由受控電流源11提供的測量電流I。這個電流是用限流電阻40的電壓降檢測的，由電壓變換器41轉(zhuǎn)換為地V電壓，并輸出到采樣器133。電壓變換器41具有將兩個輸入端之間電壓轉(zhuǎn)換為對地電壓V的作用，通常是由-電平轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。
下面參照附圖1說明電路的工作過程，先是測量連接在用戶線之間阻抗的情況。開關(guān)101接地，開關(guān)102連接到控制電流源11，造成測量電流在用戶線間流動。
根據(jù)這個結(jié)構(gòu)，測量電流依次地從地流入開關(guān)101，用戶線端頭T、用戶線(圖中未示出)，一個如電話機(jī)的終端(未示出)、一用戶線(未示出)、用戶線端頭R，開關(guān)102、受控電流源11，最后到地。這被稱為“常規(guī)測量”。
用戶線通常是由銅制成的，并具有銅的直流電阻。當(dāng)連接上一個電話機(jī)并處于摘機(jī)狀態(tài)時，傳聲器的碳電阻先是作為直流電阻測量。測量電流通過這些電阻的流動產(chǎn)生一相應(yīng)電壓。當(dāng)電話機(jī)是在一摘機(jī)狀態(tài)時，用戶線具有振鈴電路隔直電容和用戶線電阻的復(fù)合阻抗。
下面將給出在開關(guān)102接、開關(guān)101連接于受控電流源11，并進(jìn)行測量時的說明。
根據(jù)這個結(jié)構(gòu)，測量電流依決地從地流入開關(guān)102、用戶線端頭R、一用戶線(圖中未示出)、如電話機(jī)那樣的終端(未示出)、一用戶線(未示出)、用戶線端頭T、開關(guān)101、受控電流源11、最后到地。這種情況可以被稱為“反向測量”。
在常規(guī)測量和反相測量中，在包括終端的用戶線中只是測量電流流動的方向是反向的。在終端中采用如二極管這樣的非線性器件在測量結(jié)果上會產(chǎn)生差值。非線性元器件的使用可以通過這種差值的檢測而予以識別。
下面將給出在開關(guān)102斷開和開關(guān)101連接到受控電流源11的情況下的說明。
根據(jù)這個結(jié)構(gòu)，測量電流依次地從地流入對地的用戶線阻抗(未示出)、用戶線(未示出)、用戶線端頭T、開關(guān)101、受控電流源11、最后到地。
根據(jù)這個結(jié)構(gòu)，測量出在端頭T一邊用戶線和地之間的阻抗。
一根信號線與地之間的阻抗主要是寄生電容和絕緣電阻。
接下來，為開關(guān)101斷開，而開關(guān)102連接于受控電流源11的測量情況。
根據(jù)這個結(jié)構(gòu)，測量電流依次地從地流入對地的用戶線阻抗(圖中未示出)、一用戶線(未示出)、用戶線端頭R、開關(guān)102、受控電流源11、到地。
按照這個結(jié)構(gòu)，測量在端頭R一邊用戶線和地之間的阻抗。
如前面所描述的那樣，通過切換開關(guān)101和102，能夠測量用戶線間阻抗和一根用戶線與地之間的阻抗。
在前面所描述的任一種情況中，受控電流源提供測量電流，測量在用戶線中產(chǎn)生的電壓，將電壓采樣值和測量電流采樣值予以記錄，并用后面的計算公式計算出電阻和電容。這里所提到的電阻和電容是在電阻R和電容C并聯(lián)電路中等效表示用戶線和終端復(fù)合阻抗的值。
前半間隔的起始時間是t＝0，前半間隔的結(jié)束時間和后半間隔的起始時間是t＝T，后半間隔的結(jié)束是t＝2T。如果在這些間隔中每隔Δt采樣，在前半間隔和后半間中的采樣數(shù)是N，那么N·Δt＝T如果在時間t＝i(i＝0，1，2，…，N，N+1，…，2N)的電壓采樣值是Vi，電壓采樣值的時間序列是V0，V1，V2，…VN，VN+1，…，V2N，而前半間隔采樣是V1，…VN，后半間隔采樣是VN+1，…，V2N。
同樣地，如果電流采樣值是Ii(i＝0，1，2，…N，N+1，…2N)，則時間序列是I0，I1，I2，…IN，IN+1，…，I2N。
而前半間隔采樣是I1，…IN，后半間隔采樣是IN+1，…，V2N。
如果前半間隔的電壓平均值是Vf，后半間隔平均電壓值是Vb，前半間隔的電流平均值是If，后半間隔的電流平均值是Ib，而且，前半間隔起始和結(jié)束之間的電壓差是ΔVf，后半間隔起始和結(jié)束之間的電壓差是ΔVb，那么vf=Σi=1Nvi/N....(2)]]>Vb=Σi=N+12Nvi/N....(3)]]>If=Σi=1NIi/N.....(4)]]>Ib=Σi=N+12NIi/N....(5)]]>ΔVf＝VT-VO…(6)ΔVb＝V2T-VT…(7)下面將解釋電阻和電容計算公式的推導(dǎo)過程，而結(jié)果如下電阻R＝(ΔV.Vf-ΔVf.Vb)/(ΔVf.Ib-ΔVb.If)……(8)電容C＝(VfIb-Vb·If)·T/(ΔVf·Ib-ΔVb·Vf)……(9)電阻和電容是用這些公式計算的。
上述的各值和寄存器152-157之間對應(yīng)如下寄存器152…Vf；寄存器153…Vb；寄存器154…ΔVf；寄存器155…ΔVb；寄存器155…ΔVb；寄存器156…If；寄存器157…Ib。
正如以上公式(2)-(9)中清楚表明的，因為測量間隔是嗡聲噪音周期長的整倍數(shù)，附加的嗡聲噪音將不會產(chǎn)生明顯的影響。換句話說，正的成分和負(fù)的成分在平均值中被消除了，而來自嗡聲噪音的影響不會出現(xiàn)。與嗡聲噪音同相的值也包括在V0，VT，V2T中，其結(jié)果，從電壓差中消除了嗡聲噪音的影響。
下面將結(jié)合圖4和圖5介紹這個實(shí)施例的時間圖。圖4示出了受控電流波形。根據(jù)上述的公式(1)，這個波形等同于低通濾波器電路的輸出波形。圖5示出了在這樣一個時間用戶線電壓的一個實(shí)例。圖5示出用戶電壓在整個時間內(nèi)下降。由于受控電流源11連接于負(fù)壓站電壓源VBB，所以測量電流以進(jìn)入受控電流源11的方向流動，因此用戶線電壓是負(fù)極性的。在圖5中的斷開線表明沒有嗡聲噪音出現(xiàn)的情況。在這個情況中，嗡聲噪音的疊加產(chǎn)生了用實(shí)線示出的波動波形。在時間t＝0，電壓采樣值是V0，由于嗡聲噪音，其通常不是0V。在時間t＝T，即在前半間隔和后半間隔之間交界處，電壓采樣值是VT，但是，由于前半間隔是嗡聲噪音周期長的數(shù)倍，這個值包含與在時間t＝0時相同值的嗡聲噪音。同樣地，在后半間隔的結(jié)束點(diǎn)，電壓采樣值是V2T，但是包括在這個值中的嗡聲噪音也是與時間t＝T時相同的值。因此，在前半間隔和后半間隔的起始和結(jié)束點(diǎn)之間電壓差中不包括嗡聲噪音。
下面將介紹受控電流源的工作過程。
圖6和圖7給出了沒有使用受控電流源11的情況下(已有技術(shù))，測量電流和用戶線電壓的一個實(shí)例。在圖6所示情況中，測量電流在很短的-時間間隔內(nèi)從0升到一固定值。在這種情況下，在用戶線電壓中往往會出現(xiàn)如圖7中所示的瞬態(tài)噪音。這個主要的起因是在圖8所示的電話機(jī)振鈴電路中。特別是，由于在振鈴電路中電磁線圈81有一電感L，所以電流I的變化增加了反電動勢VcVc＝L×dI/dt…(10)L的值為幾亨，其次，公式(10)很清楚表明，如果電流I在整個時間內(nèi)是步進(jìn)的變化，Vc則正比地增加，這就與用戶線阻抗和終端電話機(jī)內(nèi)阻抗產(chǎn)生相互作用，因而產(chǎn)生了瞬態(tài)噪音。
比如，如果L＝110H(亨)，I＝1mA，上升時間是1ms，公式(10)給出振鈴電路電感的反電動勢將是V＝110H×1nmA/1ms＝110V相反的，例如，如果用戶線和終端的復(fù)合電阻是1KΩ，當(dāng)流動電流I＝1mA時，將要測量的用戶線電壓將是用戶線電壓＝1mA×1kΩ＝1V這個值比上面所述的反電動勢小兩位數(shù)。因此瞬態(tài)噪音引發(fā)了很大的測量錯誤。
如圖7所示，這個瞬態(tài)噪音發(fā)生的時間是緊隨時間t＝0之后，因而這個時間電壓采樣值V0包括瞬態(tài)噪音。這個瞬態(tài)噪音到時間t＝T和t＝2T之前顯然已結(jié)束，因此瞬態(tài)噪音不包括在VT和V2T中。盡管進(jìn)行電壓差的計算，但瞬態(tài)噪音不會被消除并將被保留，因而在計算結(jié)果中引發(fā)較大的錯誤。
測量用戶線阻抗的目的是檢測如短路或斷路這樣的損壞情況，或是檢測電話機(jī)是否連接。由于振鈴電路中有電感，由受控電流源供給測量電流是逐步變化的這就等同于提供一逐步增加的直流電流，從而使線圈的反向電動勢足夠的小而可以忽略。因此，僅測量到線圈的電阻而電抗的影響將不明顯。其結(jié)果，用這種方法測量允許測量隔直電容而沒有電感造成的影響。這個電容為-由電話機(jī)確定的固定值，所以連接的電話機(jī)數(shù)量可以通過測出電容值加以確定。
下面結(jié)合圖9將對阻抗計算公式作一說明。
圖9示出了用電阻R和電容C并聯(lián)電路表示的用戶線和終端的復(fù)合阻抗。這里，如果電流I流動，分別流過電阻R和電容C的電流是IR和IC，用戶線電壓是V(負(fù)的)，時間是t，那么I＝IR+Ic…(11)IR＝-V/R…(12)Ic＝-C.dV/dt…(13)如果在公式(11)中公式(12)和(13)相減，那么I＝-V/R-C·dV/dt…(14)如果公式(14)從時間t＝0到T(前半間隔)和t＝T到2T(后半間隔)積分，那么∫0TIdt=-(1/R)·∫0TVdt-C(VT-V0).....15]]>∫T2TIdt=-(1/R)·∫T2TVdt-C(V2T-VT)....(16)]]>通過公式(15)和(16)求C和R，在公式內(nèi)逼近定積分，并變化到由公式(2)-(5)表示的求和形式，能夠獲得公式(8)和(9)。
在前面所描述的本發(fā)明實(shí)施例的操作中，用戶線阻抗是在將用戶線與受控電流源連接之后的-固定間隔內(nèi)，通過測量電壓和電流測出的。因為受控電流源在上升部分有一指定的變化率，而且在測量間隔期內(nèi)電流源的電流是在變化，所以也必需如平均電壓那樣測量平均電流。
本發(fā)明是計算阻抗的一種方法，它是將瞬態(tài)測量代入表示用戶線接入受控電流源后的瞬時狀態(tài)的-公式中進(jìn)行阻抗計算的方法。因此，這個測量的固定時間間隔可以是直到瞬時狀態(tài)完成的任何時間間隔。所以本發(fā)明能夠在瞬時狀態(tài)內(nèi)一個很短間隔內(nèi)實(shí)現(xiàn)高速阻抗測量。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，測量可隔是被分成兩個連續(xù)的時間間隔的前半間隔和后半間隔，且這兩個測量間隔可以是在與-電流源連接的用戶線的瞬時狀態(tài)之內(nèi)，或者可以是包括瞬時狀態(tài)的任何時間間隔。
更具體些，這個實(shí)施例的兩個時間間隔可以部分地重疊或被時間分開間隔。換句話說，這個包括它們的起始和結(jié)束點(diǎn)的時間間隔可以設(shè)定為任意的時間間隔，只要兩個時間間隔不相重合即可。
此外，在這個實(shí)施例中，兩個阻抗是根據(jù)兩個間隔的兩個時間測量結(jié)果測量的，但是如果有很多項目要測量，瞬時狀態(tài)的一個公式中包括許多未知量的話，那么從本發(fā)明的原理中可看出，必須將測量間隔的數(shù)量設(shè)定為未知量的數(shù)量。
在前面說明所描述的本發(fā)明，能夠用于測量電流在用戶線的瞬態(tài)狀態(tài)阻抗測量，所以能夠相當(dāng)高速地測量。
另外，使用受控電流源能夠達(dá)到在施加電流時抑制靜態(tài)噪音的產(chǎn)生，并阻隔瞬態(tài)噪音的影響。此外，由于嗡聲噪間的影響被抑制，能夠達(dá)到高精度的阻抗測量。
最后，本發(fā)明能夠通過使用有電壓值和電流值存貯電路的阻抗測量電路構(gòu)成，簡化電路結(jié)構(gòu)。
然而，可以理解，雖然本發(fā)明的特征和優(yōu)越性在前面描述中已給定，公開的內(nèi)容僅是說明性的，在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)是可以做部分范圍的修改。
權(quán)利要求
1.一種用戶線阻抗測量方法，其特征在于，在連接一電流源到所述用戶線后瞬時狀態(tài)的一個時間間隔期間內(nèi)，測量用戶線的阻抗；它包括的步驟為在用戶線上連接一個受控電流，使電流流動，以產(chǎn)生-瞬時狀態(tài)；在瞬時狀態(tài)期間內(nèi)設(shè)定分成兩個間隔的測量時間間隔，測量兩個時間間隔的各間隔的起始和結(jié)束點(diǎn)用戶線電壓間的電壓差，并測量兩個間隔中各間隔的平均電壓和平均電流；及在對應(yīng)于用戶線所述瞬時狀態(tài)的指定數(shù)值公式中，用所獲得的測量值計算出用戶線阻抗。
2.一種按照權(quán)利要求1所述的用戶線阻抗測量方法，其特征在于所述的用戶線是一對金屬對線，其中的一根連接到所述的受控電流源，其另一根連接到、或者開路，且用戶線間隔阻抗的測量或一根用戶線對地阻抗的測量，是從受控電流源一側(cè)的用戶線處進(jìn)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用戶線阻抗測量方法，其特征在于在所述受控電流源連接到 用戶線時，所述受控電流源電流隨時間的變化率控制為-固定值或低于該固定值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶線阻抗測量方法，其特征在于在所述的兩個測量間隔是瞬時狀態(tài)內(nèi)固定時間間隔的前半間隔和后半間隔，該瞬時狀態(tài)是從所述受控電流源接入到用戶線的時刻開始延續(xù)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶線阻抗測量方法，其特征在于在所述的兩個測量測量間隔的長度是嗡聲噪音周期長度的正整倍數(shù)。
6.一種用于測量一金屬對線組成的用戶線阻抗的測量電路，其特征于包括一個受控電流源連接于一根用戶線上，并有電流在其中傳輸；電壓差檢測裝置，用于檢測兩個間隔中各間隔起始和結(jié)束時用戶線電壓之間的電壓差，所述的兩個間隔是當(dāng)連接上所述受控電流源和電流剛開始流動時，產(chǎn)生的初始瞬時狀態(tài)一個時間間隔被分成兩個間隔而預(yù)定的；平均電壓/平均電流檢測裝置，用于測量所述初始瞬時狀態(tài)時間間隔的前半間隔和后半隔中各間隔用戶線的平均電壓和平均電流；及運(yùn)算裝置，用于按對應(yīng)于所述用戶線瞬時狀態(tài)的一指定數(shù)值公式中以所述檢測出的電壓差、所述的平均電壓和所述的平均電流計算用戶線阻抗。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用戶線阻抗測量電路，其特征在于所述用戶線的一根連接到所述受控電流源，另一根用戶線接地或開路，用戶線間阻抗或用戶線對地阻抗是從受控電流源一側(cè)的用戶線處測量的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的用戶線阻抗測量電路，其特征在于在所述受控電流源具有控制裝置，在連接所述受控電流源到一用戶線時，控制裝置控制所述受控電流源的電流隨時間的變化率為一固定值或低于該固定值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用戶線阻抗測量電路，其特征在于在所述的兩個測量間隔是瞬時狀態(tài)內(nèi)固定時間間隔的前半部和后半部，該瞬時狀態(tài)是從所述受控電流源接入到用戶線的時刻開始延續(xù)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用戶線阻抗測量電路，其特征在于在所述兩個時間間隔的長度是嗡聲噪音周期長度的正整倍數(shù)。
全文摘要
一種測量方法和測量電路，用于沒有振鈴電路反電動勢和嗡聲噪音影響的用戶線阻抗高速測量。經(jīng)開關(guān)路徑由受控電流源向一對用戶線提供電流，在瞬時狀態(tài)期間測量用戶線電壓和電流值。測量時間間隔分為前半部和后半部，檢測每個時間間隔平均電壓和電流值，并檢測每個時間間隔開始和結(jié)束時電壓間的電壓差。受控電流源受—控制裝置的控制，以使電流隨時間的變化率維持在或低于—固定值。用預(yù)定公式及檢測值計算等效電阻、電容。
文檔編號H04M1/24GK1162745SQ9710022
公開日1997年10月22日 申請日期1997年1月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月8日
發(fā)明者大野正彥 申請人:日本電氣株式會社