[發明專利]一種遠距離相位實時檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201410621020.0
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN104316767B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 尚雪嵩;陳燕午
• 申請（專利權）人: 南京世都科技有限公司
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種遠距離相位實時檢測裝置，其特征在于，包括發射端和接收端，

所述的發射端包括接觸電極、保護電路、濾波電路、過零比較電路、MCU控制器、X/Y無線發射單元、指示單元、半波整流觸發電路、充電單元電路、電源管理單元，所述的保護電路與接觸電極、半波整流觸發電路、濾波電路相連接，所述的半波整流觸發電路還與電源管理單元相連接，所述的電源管理電源由充電單元電路供電，與濾波電路、過零比較電路、MCU控制器、X/Y無線發射單元、指示單元連接，給整個電路供電，所述的濾波電路還與過零比較電路相連接，過零比較電路還與MCU控制器連接，MCU控制器還分別與X/Y無線發射單元及指示單元相連接；

所述的接收端包括與MCU控制單元相連接的X無線接收單元及Y無線接收單元；

所述的接觸電極用于接收原始感應信號，經過保護電路的感應信號在半波整流觸發電路中轉為直流量，當感應信號大于設置閾值時觸發并使能電源管理單元，所述電源管理單元用于給濾波電路、過零比較電路、MCU控制器、X/Y無線發射單元及指示單元上電，所述的MCU控制器用于上電后初始化X/Y無線發射單元，所述的濾波電路用于在X/Y無線發射單元工作后濾除感應信號中0.5kHz以上的電網中的各種引起的諧波量，所述的過零比較電路用于完成感應信號正弦波到方波的轉換，所述的MCU控制器用于在過零點觸發信號上升沿脈沖未到達前預先配置好待發送的數據包，通過高速SPI裝置到X/Y無線發射單元無線芯片內部FIFO中，上升沿到達時觸發MCU控制器，MCU控制器接收到有效觸發信號后，通過中斷方式，使能X/Y無線發射單元發射預先裝載好的數據包，完成發射任務；

所述X無線接收單元及Y無線接收單元用于監測空間同頻載波信號，經過內部解調處理完成，觸發MCU控制單元，所述MCU控制單元用于通過中斷方式響應，通過SPI判斷數據包，MCU控制單元自動模擬一個固定周期1ms高電平，通過定時器計時來清零模擬輸出信號，X無線接收單元及Y無線接收單元實時接收發射端的數據包，MCU控制單元循環模擬輸出，達到實現發射端的相位信號波形重現任務，接收端經過比較X、Y信號波形上升沿的時間差值，根據公式φxy＝360*(t1y^-t1x^)*fx即可推出相位差關系，其中，fx為感應信號頻率，t1y^-t1x^為X/Y模擬信號之間的時間差；所述的接觸電極采用金屬探頭方式完成原始感應信號的接收；

所述的保護電路采用低結電容參數的瞬態抑制二極管完成對前端原始感應信號幅度的限制。

2.根據權利要求1所述的一種遠距離相位實時檢測裝置，其特征在于，所述的濾波電路采用有源低通濾波器，運放和RC實現，濾除0.5KHz以上頻率信號，防止電網中的各種諧波信號對過零比較電路影響。

3.根據權利要求1所述的一種遠距離相位實時檢測裝置，其特征在于，所述的過零比較電路采用低功耗集成運放實現遲滯比較器。

4.根據權利要求1或2所述的一種遠距離相位實時檢測裝置，其特征在于，所述的MCU控制器采用C8051F330單片機。

5.根據權利要求1所述的一種遠距離相位實時檢測裝置，其特征在于，所述的X/Y無線發射單元采用SI4432無線模塊。

6.根據權利要求1所述的一種遠距離相位實時檢測裝置，其特征在于，所述的半波整流觸發電路使用整流二極管實現半波整流，經過電容濾波和電阻分壓后，與參考電壓比較，超過閥值后比較器輸出高電平，觸發使能電源管理單元。

7.一種利用權利要求1所述的遠距離相位實時檢測裝置進行相位檢測的方法，其特征在于，包括如下步驟：將原始感應信號濾波處理成方波信號，方波信號由負半波到正半波過零點時，由比較器輸出一個上升沿觸發信號發送給接收端，接收端實時接收并模擬一個上升沿信號輸出，通過檢測X/Y兩路模擬信號上升沿之間差值，根據公式φxy＝360*(t1y^-t1x^)*fx推出相位差關系，其中，fx為感應信號頻率，t1y^-t1x^為X/Y模擬信號之間的時間差。