[发明专利]一种伏安相位表的简便校准技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种电工测量仪表，具体地说是测量电压、电流、相位等电参数的双钳型伏安相位表。

背景技术

目前较为常见的SMG2000、ML12等双钳伏安相位表，是继电保护工、校表工和线路装修工的通用测量工具。该表在测量电压、电流时，测量信号通过互感器进入仪表，然后由运算放大器放大，通过A/D采样，计算得到信号的真实有效值。由于互感器和运算放大器存在线性和漂移等问题，致使输入信号经过这些器件后出现偏差，故此需要对测量结果进行校准，以便得到信号的真实有效值。传统SMG2000等双钳伏安相位表采用的校准办法是：使用电位器调整硬件电路参数，即调节一个低点和一个最高点，利用这两个点使运算放大器形成一个线性放大电路，从而实现校准。这种校准办法存在的缺点是：由于互感器的调整特性曲线并非理想的线性关系，所以会造成测量范围受限，且校准工作操作复杂，需专业人员才能完成，难以推广应用。

实用新型内容

本发明的目的在于解决校准工作操作复杂的问题，提供一种伏安相位表的简便校准技术。

本发明是这样实现的：硬件电路主要由输入选择开关J、I/V转换器、可编程增益放大器、A/D转换器、微控制器、存储器、按键和液晶屏构成，可编程增益放大器、A/D转换器可分别或一起集成在微控制器内部，也可独立于微控制器外部。可编程增益放大器用来将信号进行放大；存储器用来保存计算出的校准系数；按键用来确认标准信号已经输给仪表；液晶屏用来指示需要输入的标准信号的信号值；微控制器中含有程序软件，用以控制所有硬件，完成校准功能。其中，由可编程增益放大器、A/D转换器和微控制器构成一个反馈回路，微控制器根据通过A/D转换器获得的可编程增益放大器的输出，判断输入信号的幅度，然后根据信号的幅度调整可编程增益放大器的增益。

对本发明进行校准操作时：先让仪表进入校准工作状态，随后只需按照液晶屏的提示输给仪表标准信号，最后操作按键，确认信号已经输给仪表即可。

本发明不仅操作简单、实用，而且由于采用自动分段校准的方式，降低了对互感器和运算放大器的性能指标要求，方便生产调试，即便使非专业人员亦可完成仪表校准工作。

附图说明

图1.本发明的电路结构示意图

图2.自动校准的计算原理图

具体实施方式

图2为本发明校准的计算原理：将经过互感器和可编程增益放大器整理过的信号X和输入真实值Y作为变量，得到一条特性曲线。将特性曲线划分为若干段，将每个段近似为线性变化。这样就将每个段看成一条直线，符合二元一次方程的特征曲线Y＝KX+B。然后以二元一次方程的特性，在每条直线上取顶端B和底端A两点，通过计算得到该条直线的特征参量K和B值。当X在x1到x2范围变化时，将x代入方程Y＝KX+B，得到的Y值就是测量的结果。

图1显示了本实施例的电路结构：系由输入选择开关J、I/V转换器、可编程增益放大器、存储器、按键、微控制器和液晶屏等硬件构成，微控制器内部主要含有A/D转换器、内核组件。

互感器、输入选择开关J、I/V转换器构成信号的输入级，实现信号的输入；可编程增益放大器由数字电位器W和运算放大器实现，用做增益调整电路，来放大信号；存储器负责存储校准系数K和B值；按键用来确认标准信号已经输给仪表；液晶屏用来指示需要输入的标准信号的信号值；由微控制器内核中的程序来控制可编程增益放大器、A/D转换器、键盘、液晶屏和存储器，完成校准功能。

本实施例之校准功能的实现：以电流校准为例，将电流分为100mA、1A、10A三个量程；将可编程增益放大器的增益按照量程分别设置为n1、n2、n3；校准点设置：在100mA量程时为(0mA，100mA)，在1A量程时为(100mA，1A)，在10A量程时为(1A，10A)。

校准100mA量程的流程如下：

1.将可编程增益放大器的增益设置为n1；

2.在液晶屏上显示0mA；

3.用户按照提示输入0mA电流信号，然后触发按键；

4.按键触发后，仪表对信号进行采样，计算采样值的均方根值得到X1值；

5.在液晶屏上显示100mA；

6.用户按照提示输入100mA电流信号，然后触发按键；

7.当仪表检测到有按键触发后，对信号进行采样，计算采样值的均方根值得到X2值；

8.利用二元一次方程公式得到下面方程组：

0＝K*X1+B；(1)

100＝K*X2+B；(2)

解方程组即可以得到K和B值，100mA档校准完成。

1A和10A档校准方式与100mA档相同。当全部点校准完成后将得到的三组K和B值存入存储器，校准完毕。