[发明专利]具有自动切换低通滤波器功能的测量装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种电性测量装置及其测试的方法，特别是 有关于一种在万用电表上配置具有自动切换功能的低通滤波器。

背景技术

一般的低频信号，往往容易搭载噪声，例如：在测量的市电 时，由于市电的频率多为50Hz或60Hz的低频信号，故低频信号 本身便很容易受到干扰，而常有噪声，此噪声会影响其真有效值 (true RMS)的运算结果，而导致电压测量值的误差。另外，以 高级的万用电表为例，在测量AC电压的同时亦可测量信号的频 率，而如果噪声的振幅如果过大，也会使施密特触发器(Schmitt trigger)产生多余的脉波信号(pulse)，而导致频率测量的结 果偏大。

因此，为了滤除高频噪声，通常会使用低通滤波器(Low-pass filter)来将高频噪声滤除。但是加入低通滤波器之后，若输入 信号本身即为一高频信号时，其振幅(amplitude)会被低通滤 波器衰减(attenuation)，甚至完全滤除。换句话说，当输入信 号本身的频率高到接近低通滤波器的-3db频率时，经滤波后的信 号其振幅便会开始衰减，而且频率越高，衰减得越严重。因此， 若将低通滤波器直接应用在测量装置进行滤波时，其固然可将有 效地将低频待测信号上的噪声滤除，但是当待测信号为一高频信 号(即非高频噪声)时，此高频信号的振幅被衰减的结果，会造 成运算结果偏低，而导致测量到的数值偏低，让使用者受到误导。 例如：若低通滤波器的-3db频率为1KHz，而当输入端的待测信 号为一个10KHz/300V的高压信号，且信号的频率很明显的高于 低通滤波器的-3db频率，此时会因信号的振幅被衰减，而使得测 量到的数值严重偏低，将有可能让使用者忽略而有被电伤的危 险。此外，再以高级的万用电表为例，通常在电表测量到待测信 号的电压值或电流值大到超过默认值时，电表上的蜂鸣器 (buzzer)会鸣叫来警告使用者，若因激活低通滤波器而使测量 值偏低时，蜂鸣器将有可能失去示警的作用。另外，若信号振幅 衰减得太严重，也会导致施密特触发器无法产生脉波，使得频率 无法正常测量。

美国专利US7034517 B2中曾经公开一种手动启动低通滤波 器的方法，由使用者自行判断是否应该启动低通滤波器，并通过 按压测量装置上的按键来启动。但是若使用者启动低通滤波器 后，而其测量的信号的频率会随时间而改变成高频信号时，也有 可能造成测量上的误差而不自知。

为了兼顾滤除高频噪声以及维持高频信号测量的正确性，本 发明提供了一个自动切换的机制，使得低通滤波器可以依据输入 端的信号状态做不同的切换，以提高测量的正确性与方便性。

即在预设的状态下，让低通滤波器处于启动状态，此时测量 装置内部可以透过开关选取进行测量；而输入信号本身的频率经 过运算，其频率接近或高于Low-passfilter的-3db频率时，则 自动将Low-pass filter的-3db频率提高；若检测到输入信号为 一个高频的信号时，则自动将Low-pass filter关闭，并选取未 经滤波的信号进行测量，以提高测量的正确性与方便性。

发明内容

如前所述，本发明为应用于测量装置中提供了一个具有自动 启动与关闭功能的低通滤波器，然后再透过频率检测电路与频率 运算电路，能得知待测信号的频率高低。故本发明的一主要目的 是在测量装置上提供一个具有自动启动与关闭功能的低通滤波 器，以避免测量到错误的数值。

本发明的另一主要目的是在测量装置上提供一个具有自动 启动与关闭功能的低通滤波器，以提高测量的正确性与方便性。

依据上述的目的，本发明公开首先一种具有自动切换低通滤 波器功能的测量装置，包括：一控制电路，用以控制该测量装置 的运作，并提供一参考频率；一频率检测电路，是与一输入端及 该控制电路连接，并输出一高频控制信号；一低通滤波器，是将 该输入端的待测信号过滤后，输出一频率信号，同时，该低通滤 波器与该频率检测电路连接；一频率运算电路，是与该控制电路 及该低通滤波器所输出的频率信号连接，同时，该频率运算电路 输出一中频控制信号至该低通滤波器以及输出一频率测量值至 一显示器；一电压测量电路，是与该低通滤波器及该控制电路连 接，并将电压测量值送至该显示器。