[發明專利]一種交/直流信號功率一體化測量裝置和方法

在審

• 申請號: 201910132721.0
• 申請日: 2019-02-22
• 公開（公告）號: CN109752592A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 興志;高玉玲;董慶軍
• 申請（專利權）人: 南京信息職業技術學院
• 主分類號: G01R21/133
• 分類號: G01R21/133
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 蔣家華

本發明公開了一種交/直流信號功率一體化測量裝置和方法，用于輸出輸入信號為交/直流信號的功率，包括電壓采樣電路、電流采樣電路、滯回比較電路、A/D轉換模塊和控制器；所述電壓采樣電路，用于采集輸入信號的電壓信號；所述電流采樣電路，用于采集輸入信號的電流信號；所述滯回比較電路，用于判斷輸入信號的類型；所述A/D轉換模塊，用于將模擬的電壓、電流信號轉換成數字信號；所述電壓采樣電路分別與滯回比較電路和A/D轉換模塊連接，電流采樣電路與A/D轉換模塊連接，滯回比較電路和A/D轉換模塊分別與控制器連接。本發明通過對輸入信號電壓和電流的采樣，以及采用滯回比較電路對輸入信號的類型進行判斷，實現對交/直流信號功率的測量。

技術領域

本發明屬于交/直流信號功率測量領域，具體涉及一種交/直流信號功率一體化測量裝置和方法。

背景技術

功率信號測量領域多采用分體式裝置，即交流功率測量裝置不能應用于直流測量領域，直流測量裝置不能應用于交流測量領域；在一些交直流都存在的應用場所，需要兩種裝置進行互換才能進行測量，這就增加了使用難度和設備成本。

發明內容

本發明的目的在于針對上述存在的問題和不足，提出一種結構簡單、測量方法簡易、測量精度高、成本低的交/直流信號功率一體化測量裝置和方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種交/直流信號功率一體化測量裝置，包括電壓采樣電路、電流采樣電路、滯回比較電路、A/D轉換模塊和控制器；

所述電壓采樣電路，用于采集輸入信號的電壓信號；電壓采樣電路包括依次連接的降壓單元和電平提升單元，降壓單元用于對輸入信號進行降壓，電平提升單元用于將降壓后的輸入信號的參考零電平由零值提升至參考電壓處，參考電壓的值為A/D轉換模塊輸入范圍的中心值；

所述電流采樣電路，用于采集輸入信號的電流信號；

所述滯回比較電路，用于判斷輸入信號的類型；滯回比較電路的一輸入端連接電壓采樣電路輸出的電壓信號，滯回比較電路的另一輸入端連接基準電壓，基準電壓值與參考電壓值相同，滯回比較電路輸出判斷信號；

所述A/D轉換模塊，用于將電壓采樣電路和電流采樣電路輸出的模擬信號轉換成數字信號；

所述控制器，用于接收所述判斷信號和數字形式的電壓信號和電流信號，并分別輸出交/直流信號的功率信號。

進一步地完善上述技術方案，所述降壓單元包括電阻分壓電路和電源，電阻分壓電路設置在輸入信號的兩輸入端之間，輸入信號的負端連接有電源，電源值與參考電壓值相同；

所述電平提升單元采用反向比例放大電路，包括第一放大器，第一放大器的同向輸入端連接參考電壓，第一放大器的輸出即為采樣電壓信號。采用電阻分壓電路對輸入信號進行降壓，以滿足后續電流的幅度要求；采用參考電壓提升輸入信號的電平，便于A/D轉換模塊的采樣和滯回比較電路的比較。

進一步地，所述電流采樣電路采用差分放大電路，包括第二放大器，第二放大器的同向輸入端連接有參考電壓，第二放大器的輸出即為采樣電流信號。采用放大器對輸入電流信號進行放大和電平提升，便于A/D轉換模塊的采樣，保證采樣的精度。

進一步地，A/D轉換模塊的電壓輸入范圍為0-5V，參考電壓值的2.5V。將參考電壓值設置為A/D轉換模塊的電壓輸入范圍的中點值，以保證能夠采樣到所有的電流、電壓信號，確保采樣的準確性。

進一步地，還包括顯示模塊，與控制器連接，用于顯示控制器輸出的功率信號。設置顯示模塊，直觀明了地顯示功率值。

本發明還提供一種交/直流信號功率一體化測量方法，包括以下步驟：

S1：采集輸入信號的電壓：降低輸入信號的電壓，并疊加一個直流分量的參考電壓后，采集輸出的電壓信號；