交流测试中自动量程转换方法及装置的制作方法

xiaoxiao2020-7-23  9

专利名称:交流测试中自动量程转换方法及装置的制作方法
技术领域
本发明涉及交流电参数测试领域,更具体地说,涉及一种交流测试中自动量程转换方法 及装置。
背景技术
由于交流信号是大小和方向随时间周期变化的信号,例如, 一个正弦波,当对其 采样时,每一个采样点值都不一样,有波峰、也有波谷。 一般用其周期信号的有效值作为信 号的幅值,反映信号的大小。传统的做法是将交流信号经过变送器变成直流信号,再将直
流信号送AD采样,计算而得到有效值,或者直接交流采样,计算信号有效值。但是,在对交
流信号进行测试时,上述方法必须是几个周期后,才能得到信号的有效值。也就是,有效值 不能快速反映峰值的变化。在高精度交流测量领域,通常会设计量程的切换,例如,当设备 位于在小电流(电压)档位,电流(电压)突然成变化(主要是增大),此时,如果仍采用
传统的做法,切换档位的时刻就会滞后实际信号几个周期,假设周期数为4,每周期为20ms ,已经比实际信号至少滞后80ms, 80ms的滞后在有些场合就会造成事故。设备不能快速准确 的转换量程,不仅仅造成测量结果不准确,严重的会损坏设备、造成事故。

发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述不能快速反应被测交流信号的峰值 变化、可能造成结果不准确、甚至造成事故的缺陷,提供一种快速识别交流信号大小、可以 快速、自动地转换量程转换方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种交流测试中自动量程转换方法, 所述交流测试包括以一定采样速率对被测交流信号进行采样并对采样信号进行模数转换,所 述模数转换时采用同一位数的二进制数表示不同的量程中取得的不同采样值幅度,并直接将 表示其采样幅度大小的二进制数与第一设定值比较,依据所述比较结果,选择其量程。
在本发明所述的方法中,还包括如下步骤
A)判断本次采样进行模数转换后得到的二进制数的绝对值是否大于或等于第一设 定值,如是,执行步骤B);如否,等待下一个采样信号并重复本步骤;B) 等待下一个采样信号,判断其模数转换后得到的二进制数的绝对值是否大于所 述第一设定值,如是,执行步骤C);如否,第一计数器清零,返回步骤A);
C) 第一计数器加l,判断所述第一计数器的值是否大于第二设定值,如是,执行
步骤D);如否,返回步骤B);
D)将当前量程转换到较其大一档的量程,第一计数器清零,返回步骤A)。 在本发明所述的方法中,所述第一设定值包括一个小于用于表示当前量程中最大采样幅
度值的最大二进制数的二进制数,所述最大二进制数与所述第一设定值之间的差值小于所述
第二设定值。
在本发明所述的方法中,所述二进制数包括16、 32或64位二进制数。 在本发明所述的方法中,所述步骤A)中还包括如下步骤
Al)判断所述模数转换后得到的二进制数是否大于第三设定值,如是,等待开始下 一次采样,如否,执行步骤A2); A2)第二计数器加l;
A3)判断所述第二计数器的值是否大于第四设定值,如是,第二计数器清零,转换量程 到较当前量程较小的一档;如否,返回等待开始下一次采样。
在本发明所述的方法中,所述第四设定值包括在所述交流信号一个周期内总的采样次数
在本发明所述的方法中,在开始测试时,对所有计数器清零并设定各设定值。 本发明还揭示了一种自动转换量程的装置,包括用于存储数据的存储模块、对所述输入 衰减模块的输出信号进行采样的采样模块和对所述采样模块取得的信号进行模数转换的模数 转换模块,其特征在于,还包括用于判断所述模数转换模块的输出值与第一设定值之间的大 小,并依据所述判断结果控制所述输入衰减模块的衰减值,从而取得不同量程的量程自动转 换模块。
在本发明所述的装置中,所述量程自动转换模块进一步包括第一判断单元、第二判断 单元、第一计数器、第一计数器判断单元和第一计数器操作单元;所述第一判断单元用于判
断当前采样信号幅度在模数变换后的二进制数值是否大于或等于第一设定值,其判断结果决
定是否启动第二判断模块;所述第二判断单元用于判断紧接上述第一判断单元所处理的采样 的下一采样的采样信号幅度在模数变换后的二进制数值是否大于第一设定值,其判断结果决 定第一计数器的操作;所述第一计数器用于计数采样幅度大于第一设定值的次数;所述第一 计数器判断单元用于读取所述第一计数器值,并将其与第二设定值进行比较;所述第一计数器操作单元用于对所述第一计数器进行加1或清零。
还包括第三判断单元、第二计数器、第二计数器判断单元和第二计数器操作单元;所述 第三判断单元用于判断表示所述采样幅度的二进制数是否大于第三设定值;所述第二计数器 用于计数采样次数;所述第二计数器判断单元用于读取所述第二计数器值、并将其与第四设 定值进行比较;所述第二计数器操作单元用于对所述第二计数器进行加1或清零。
实施本发明的交流测试中自动量程转换方法及装置,具有以下有益效果由于采用固定 位数的二进制数来表示当前量程中的模数转换后的数字信号,并以小于表示本量程峰值的二 进制数作为第一设定值,当采样的模拟信号幅度值多次(其次数多于第一设定值到峰值的采 样次数)大于上述第一设定值时,可以判断被测信号的峰值肯定大于当前量程的最大值,因 此,可以快速、自动地转换量程。


图1是本发明交流测试中自动量程转换方法及装置实施例中方法流程图; 图2是所述实施例中装置的结构示意图3是所述实施例装置中的量程自动转换模块结构示意图。
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。
如图1所示,在本发明交流测试中自动量程转换方法及装置实施例中,其量程转换方法 包括如下步骤
Sll取得本次采样值在本步骤中,作为交流测试中的自动量程转换方法的开始,开始 取得对交流信号的采样值,该采样值是对被测的交流信号直接采样而得的,其幅度就是采样 时交流信号的幅度。在本实施例中,对交流信号的采样是开始测试就不会中断的,其采样的 速度也是事先设定,例如,在交流信号的一个周期内采样1024次。本步骤中,可能是在交流 信号一个周期中的任何位置上采样,采样位置的不同并不会影响测试。在本实施例中,当系 统上电或开始本次测试时,都会将测试系统初始化,在初始化过程中,将会读取存储在系统 中的各个设定值以及将各计数器清零。
S13将取得采样值进行模数变换,用固定位数的二进制数表示其采样幅度在本步骤中 ,将取得的采样值进行模数转换,将其采样幅度用多位的二进制数表示出来,在本实施例中 ,上述二进制数是一个固定位数的二进制数,该二进制数的位数在不同的量程中是不变的,例如,在量程为2时,该二进制数是16位,在量程为20时,该二进制数仍是16位。即在本实 施例中,当量程为2时,采样并模数转换后得到的二进制数1111111111111111表示峰值2的采 样值;而在量程为20时,采样并模数转换后得到的二进制数1111111111111111表示峰值20的 采样值。当然,在其他实施例中,也可以用其他位数的二进制数表示,例如,32位或64位。
S14所述二进制数绝对值大于或等于第一设定值?在本步骤中,判断本次采样值模数转 换后得到的二进制数的绝对值是否大于第一设定值,如果大于或等于第一设定值,执行步骤 S15;如果不是,执行步骤S20。当然,第一设定值同样也是一个二进制数,该二进制数小于 上述表示量程内最大值的llllllllllllllll,而且,第一设定值与上述表示最大值二进制数 之间的差值不大于第二设定值,也就是说,如果被测交流信号的最大值刚好在当前量程内的 话,在任何其幅度值大于或等于第一设定值的采样之后,不可能有紧跟该采样的、连续的、 其个数大于第二设定值的采样。因此,如果出现第二设定值个大于第一设定值的采样,就可 以判断被测信号一定大于当前量程,需要将当前量程加大。
S15等待并取得下一次采样的模数变换后的二进制数由本步骤开始,进入判断是否需 要增大量程的步骤,在本步骤之前,已经有一次采样幅度等于或大于预设值(第一设定值) ,而在本步骤中,就是取得上一次采样之后(即本次采样)的采样,并将其采样值模数转换 ,得到表示其采样幅度的二进制数。S16该二进制数绝对值大于第一设定值?在本步骤中,判断上述表示本次采样幅度的二 进制数是否大于第一设定值,如是,表示被测量的交流信号的幅度仍在上升,执行步骤S17 ;如不是,表示被测量的交流信号的幅度已经在下降,执行步骤S24。
S17第一计数器加l:在本步骤中,对第一计数器中的值加l,表示在检测到采样幅度进 入第一设定值和本量程最大值之间的区域后,检测到一次大于第一设定值的采样幅度。
S18第一计数器值大于第二设定值?判断第一计数器中的值是否大于第二设定值,如果 大于,表示现在被测的交流信号的最大值(峰值)大于当前量程的最大值,即当前量程不够 测量被测交流信号,执行步骤S19;如果不大于,则返回步骤S15。
S19增加量程,第一计数器请零在本步骤中,增加量程,即在当前量程的基础上,扩 大量程;例如,当前量程为2,而量程2上的量程是20,本步骤中就是将量程由2扩大到20; 之后,将第一计数器清零,并跳转到步骤S25,开始下一轮测试及量程调整。
S20所述二进制数绝对值大于或等于第三设定值?如图1所示,本步骤是在上述步骤S14 中,判断出表示本次采样幅度值的二进制数不大于或等于(即小于)第一设定值之后,紧接 着的一个判断,在本步骤中,判断上述二进制数是否大于或等于第三设定值,如果是,执行步骤S25;如果不是,执行步骤S21。值得一提的是,在本步骤中,上述第三设定值与上述第 一设定值类似,不同之处在于,第三设定值在交流信号中所处的位置与第一设定值不同,第 三设定值所对应的幅度远远小于第一设定值所对应的。
S21第二计数器值加l:在本步骤中,将第二计数器内的数值加l,表示检测到一个其幅
度小于第三设定值的采样。
S22第二计数器值大于第四设定值?判断第二计数器中的数值是否大于第四设定值,在 本实施例中,第四设定值就是在交流信号一个周期内的采样次数,如果第二计数器中的数值 大于第四设定值,执行步骤S23;否则,执行步骤S25。
S23减小量程,第二计数器清零由于上述第二计数器中的数值大于第四设定值,可以 理解为当完成一个信号周期的采样后,在表示采样幅度的二进制数中都没有发现大于第三设 定值的,即整个周期内,被测信号的幅度都小于第三设定值,而第三设定值仅对应不到当前 量程最大值的一半。即对于当前量程而言,被测波形的最大值不会大于量程的一半,因此需 要减小量程,清空第二计数器,并返回步骤S25。
S24第一计数器清零在本步骤中,将第一计数器中的值清零,并返回步骤S25。
S25开始下次采样等待一段时间,当到开始下一次采样的时间时,开始下次采样,重 复上述步骤。
在本实施例中,上述步骤是一个完整的量程调节,既可以在被测信号突然变大时,自动 将当前量程变大,也可以在被测信号较小时将当前量程变小。当然,在其他实施例中,也可 能不需要将当前量程变小的功能,此时,将步骤S20到S23去掉,步骤S14中的不大于或等于 第一设定值的情况下直接返回步骤S25,就可以了。也就是说,上述步骤S20到S23是可以不 存在的,不过当上述步骤S20到S23不存在时,量程自动调节只能由当前量程扩大,而不能縮
如图2所示,本实施例中还揭示了一种交流测试中自动量程转换的装置,包括用于存储 数据的存储模块4、对经过衰减的输入信号(即被测交流信号)进行采样的采样模块l和对采 样模块1取得的信号进行模数转换的模数转换模块2,还包括用于判断模数转换模块2的输出 值与第一设定值之间的大小,并依据其判断结果控制所述输入衰减的衰减值,从而取得不同 量程的量程自动转换模块3。在图2中,可以看出被衰减的输入被测信号依次经过采样模块l 和模数转换模块2,进入量程自动转换模块3。同时量程自动转换模块3由存储模块4取得包括 第一设定值在内的各参数,量程自动转换模块3的输出控制量程转换装置5,该量程转换装置 5控制输入信号的衰减量,已取得不同的量程。如图3所示,量程自动转换模块3进一步包括第一判断单元31、第二判断单元32、第一 计数器33、第一计数器判断单元34和第一计数器操作单元35;其中,第一判断单元31用于判 断当前采样信号幅度在模数变换后的二进制数值是否大于或等于第一设定值,其输出决定是 否启动第二判断单元32;第二判断单元32用于判断当前采样信号幅度在模数变换后的二进制 数值是否大于第一设定值,其输出决定第一计数器33的操作;第一计数器33用于计数采样幅 度大于第一设定值的次数;第一计数器判断单元34用于读取第一计数器33的值,并将其与第 二设定值进行比较;第一计数器操作单元35用于对第一计数器33进行加1或清零。
在图3中,在虚线上方的是用于增加量程所需要的组件,在上述虚线下方的各单元,则 是用于减小量程的。
图3中还包括第三判断单元36、第二计数器37、第二计数器判断单元38和第二计数器操 作单元39;第三判断单元36用于判断表示采样幅度的二进制数是否大于第三设定值;第二计 数器37用于计数采样次数;第二计数器判断单元38用于读取所述第二计数器值、并将其与第 四设定值进行比较;第二计数器操作单元39用于对所述第二计数器进行加1或清零。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因 此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在 不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。 因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种交流测试中自动量程转换方法,所述交流测试包括以一定采样速率对被测交流信号进行采样并对采样信号进行模数转换,其特征在于,所述模数转换时采用同一位数的二进制数表示不同的量程中取得的不同采样值幅度,并直接将表示其采样幅度大小的二进制数与第一设定值比较,依据所述比较结果,选择其量程。
2 根据权利要求l所述的交流测试中自动量程转换方法,其特征在于 ,还包括如下步骤A) 判断本次采样进行模数转换后得到的二进制数的绝对值是否大于或等于第一 设定值,如是,执行步骤B);如否,等待下一个采样信号并重复本步骤;B) 等待下一个采样信号,判断其模数转换后得到的二进制数的绝对值是否大于 所述第一设定值,如是,执行步骤C);如否,第一计数器清零,返回步骤A);C) 第一计数器加l,判断所述第一计数器的值是否大于第二设定值,如是,执行步骤D);如否,返回步骤B);D) 将当前量程转换到较其大一档的量程,第一计数器清零,返回步骤A)。
3 根据权利要求2所述的交流测试中自动量程转换方法,其特征在于,所述第一设定值包括一个小于用于表示当前量程中最大采样幅度值的最大二进制数的二进 制数,所述最大二进制数与所述第一设定值之间的差值小于所述第二设定值。
4 根据权利要求3所述的交流测试中自动量程转换方法,其特征在于 ,所述二进制数包括16、 32或64位二进制数。
5 根据权利要求2所述的交流测试中自动量程转换方法,其特征在于 ,所述步骤A)中还包括如下步骤Al)判断所述模数转换后得到的二进制数是否大于第三设定值,如是,等待开始 下一次采样,如否,执行步骤A2); A2)第二计数器加l;A3)判断所述第二计数器的值是否大于第四设定值,如是,第二计数器清零,转换量程到较当前量程较小的一档;如否,返回等待开始下一次采样。
6.根据权利要求5所述的交流测试中自动量程转换方法,其特征在于 ,所述第四设定值包括在所述交流信号一个周期内总的采样次数。
7.根据权利要求l-6任意一项所述的交流测试中自动量程转换方法, 其特征在于,在开始测试时,对所有计数器清零并设定各设定值。
8.一种交流测试中自动量程转换的装置,包括用于存储数据的存储 模块、对所述输入衰减模块的输出信号进行采样的采样模块和对所述采样模块取得的信号进 行模数转换的模数转换模块,其特征在于,还包括用于判断所述模数转换模块的输出值与第 一设定值之间的大小,并依据所述判断结果控制所述输入衰减模块的衰减值,从而取得不同 量程的量程自动转换模块。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述量程自动转换模块 进一步包括第一判断单元、第二判断单元、第一计数器、第一计数器判断单元和第一计数 器操作单元;所述第一判断单元用于判断当前采样信号幅度在模数变换后的二进制数值是否 大于或等于第一设定值,其判断结果决定是否启动第二判断模块;所述第二判断单元用于判 断紧接上述第一判断单元所处理的采样的下一采样的采样信号幅度在模数变换后的二进制数 值是否大于第一设定值,其判断结果决定第一计数器的操作;所述第一计数器用于计数采样 幅度大于第一设定值的次数;所述第一计数器判断单元用于读取所述第一计数器值,并将其 与第二设定值进行比较;所述第一计数器操作单元用于对所述第一计数器进行加1或清零。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,还包括第三判断单元 、第二计数器、第二计数器判断单元和第二计数器操作单元;所述第三判断单元用于判断表 示所述采样幅度的二进制数是否大于第三设定值;所述第二计数器用于计数采样次数;所述 第二计数器判断单元用于读取所述第二计数器值、并将其与第四设定值进行比较;所述第二 计数器操作单元用于对所述第二计数器进行加1或清零。
全文摘要
本发明涉及一种交流测试中自动量程转换方法,所述交流测试包括以一定采样速率对被测交流信号进行采样并对采样信号进行模数转换,所述模数转换时采用同一位数的二进制数表示不同的量程中取得的不同采样值幅度,并直接将表示其采样幅度大小的二进制数与第一设定值比较,依据所述比较结果,选择其量程。本发明还揭示了一种自动转换量程的装置。实施本发明的交流测试中自动量程转换方法及装置,具有以下有益效果可以快速、自动地转换量程。
文档编号G01R15/09GK101603978SQ20091030460
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者曾春山 申请人:深圳市科陆电子科技股份有限公司

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