[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

技術領域

本發明涉及電氣測試設備領域，尤其涉及一種進行遠距離相位檢測的方法及核相儀裝置。

背景技術

傳統遠程相位實時檢測模式采用ASK調制解調模塊實現相位信息的遠程實時傳輸功能，但由于無線通信被越來越廣泛運用，特別市場上最為常用的315MHz和433MHz頻點模塊，傳統的直接調制ASK通信模塊，雖然簡單易用，但越來越受到環境的影響，導致使用中的數據不穩定，容易受到外界影響，同時由于該模塊頻點調整不變，特別是在當多套核相儀系統處在同一現場下互相干擾導致無法正常使用，以及通信距離近等諸多問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明采用目前主流的大量普通的數字無線芯片，通過MCU控制器對其工作模式的配置，使其通過數據包方式實現相位信息的遠距離傳輸檢測，其工作原理如下：

發射器通過感應信號的濾波處理成方波信號，感應信號的由負半波到正半波過零點時，比較器輸出一個上升沿觸發信號，此時刻記作t1，如圖1，觸發MCU控制器，發射端MCU控制器通過觸發中斷，對預先裝載好的無線數據模塊，下達發射指令，無線模塊根據發射指令立即啟動發射，每個上升沿MCU控制器下達一次發射指令，達到數據包的發射步調和感應信號的過零點維持一個相對固定時間，接收端的實時接收狀態，可知數據包的接收步調和感應信號同樣維持一個相對固定時間，MCU控制單元實時接收數據包并模擬一個上升沿信號輸出，此刻記作t1^。從感應信號的過零點到接收端的模擬輸出，這段時間需根據硬件確定，硬件確定后即為一個固定時間記作T，所以可確認從發射端感應信號到接收端模擬信號輸出之間延時一個固定時間T。

消掉這個固定時間即可實現相位遠程實時檢測功能，如圖2所示，待檢測的X、Y信號之間的相對時間差，為t＝t2-t1，根據周期和角度關系可知X/Y間相位差關系為φxy＝360*t*fx,(fx為感應信號頻率，單位為Hz；t為X/Y之間的時間差，單位為S)。

當通過無線接收端方式檢測相位信息時，如圖3-4所示，

X/Y接收模擬信號相對時間差為t^＝t1y^-t1x^，因t1x^＝t1x+T，t1y^＝t1y+T，

即t^＝t1y^-t1x^＝(t1y+T)-(t1x+T)＝t1y-t1x＝t，即X、Y信號之間相對時間差為t＝t1y^-t1x^。

所以系統只需要檢測X/Y接收機兩路模擬信號上升沿之間差值，即可推算相位，根據感應信號的周期和相位關系可知，相位差為φxy＝360*(t1y^-t1x^)*fx；

根據實際測量的電網頻率在45Hz—65Hz之間，即對應周期為22ms—15.38ms,占空比為50％，從發射端感應信號的過零點觸發MCU控制器開始到接收端模擬信號輸出，這段時間T，必須滿足≤15.38ms。

同時為了保證該方案中硬件電路對該方案相位的檢測精度誤差≤0.5％，和20dB功率下的復雜電網環境中保證800米的可靠傳輸距離，且誤碼率≤1％，即無線模塊選用4.8Kbps的空中速率，數據包采用“3個引導碼+2個同步碼+2個字節數據包”，即數據包需11.67ms的空中停留時間，MCU控制器響應完成發射指令的傳輸為0.1ms，無線單元完成發射指令的響應時間為0.20ms，接收端完成接收和MCU控制器響應并輸出需要0.75ms，共計12.72ms周期時間，滿足≤15.38ms。

本發明具體技術方案如下：

一種遠距離相位實時檢測裝置，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。