[发明专利]音频信号转换为可控功率信号的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种音频信号转换为可控功率信号的装置及方法。

背景技术

在工业仪表领域(如智能配电仪表)，经常需要一个可控制的信号源，如50Hz可控幅值的交流信号或者是可控的谐波信号。这些信号的主要区别是所包含的频率分量不同。当前产生可控信号源的设备，主要是基于嵌入式开发实现产生指定频率的信号，而这种方式有其局限性。首先，嵌入式开发的周期长且设备的价格昂贵。其次，它们产生的信号往往都是低功率的，因而如果要产生一个大功率信号还要配合其他放大设备，增加整体的成本和复杂性。除此之外，此类设备一般在功能上比较单一，比如交流信号的频率只能是50Hz，谐波无法和标准信号混淆，且产生谐波的范围也有限。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种音频信号转换为可控功率信号的装置，通过控制音频信号产生所需的交流信号(如可以是任意周期的，如100Hz；也可以单独产生谐波，甚至将谐波与标准信号混淆)，将与我们生活密不可分的声音转换为电压/电流信号，同时也可以将这个信号放大，转变为一个可控功率的信号源。该装置包括：音频设备和信号放大设备，音频设备连接信号放大设备，向信号放大设备输出音频信号，信号放大设备将输入的音频信号转换为可控功率信号输出。

通过本发明的装置，只需要一个音频设备和信号放大设备就能够实现将音频信号转换为可控功率信号的功能，不需要漫长和繁琐的嵌入式开发，且所用的设备都是常用设备，价格低，能够有效的降低成本。而且，在功能上也更丰富，如产生的交流信号的频率范围较大(可以从50Hz到1K以上)。同时，谐波可以单独产生也可以与标准信号混叠，从而得到一个与实际信号更接近的交流信号。

在一些实施方式中，信号放大设备包括电压回路和电流回路，电压回路通过音频设备的其中一个声道接收音频信号转换为可控功率的电压信号输出，电流回路通过音频设备的另一个声道接收音频信号转换为可控功率的电流信号输出。由此，可以实现将音频信号转换为可控功率的电压和电流信号。

在一些实施方式中，电压回路包括电位器、放大器和变压器，电压回路通过电位器调节音频信号的幅值，并通过放大器进行幅值和功率的放大，最后由变压器进一步放大和隔离后输出电压信号。由此，用户通过电位器的板面调节信号波的幅值进行相应幅值的放大，以控制信号的大小，并经放大器进一步放大后通过变压器产生可控的电压信号。

在一些实施方式中，电流回路包括电位器、放大器、变压器和电阻回路，电流回路通过电位器调节音频信号的幅值，并通过放大器进行幅值和功率的放大，最后由变压器进行降压和隔离后输出电压信号，变压器的输出端通过连接电阻回路输出电流信号。由此，用户通过电位器的板面调节信号波的幅值进行相应幅值的放大，以控制信号的大小，并经放大器进一步放大后通过变压器产生可控的电压信号，在电压信号输出端接入电阻回路，以产生电流信号。

在一些实施方式中，信号放大设备还包括控制回路，控制回路分别连接电流回路和电压回路，根据输入的开关量，控制电流回路和电压回路输出的信号的大小。由此，用户通过调节装置面板上的量程开关，就可以控制输出的信号的量程，以产生可控功率的信号源。

在一些实施方式中，信号放大设备还包括指示灯回路，指示灯回路连接控制回路，根据输出的信号的大小，接通指示相应量程的指示灯的电路，使对应量程的指示灯亮。由此，可以实现输出值测量的功能，可以精确测量当前电压电流信号的大小，方便用户查看和根据需求调控。

在一些实施方式中，音频设备包括音频编辑模块和D/A转换模块，音频编辑模块根据参数设置生成音频文件，D/A转换模块将音频文件转换成模拟信号输出。由此，可以实现将音频文件以对应时域的模拟信号输出。同时，通过音频编辑模块可以进行参数设置，从而产生范围较大的交流信号频率(如可以从50Hz到1K以上)。也可以根据参数设置单独产生谐波信号，或产生谐波与标准信号混叠的信号，从而得到一个与实际信号更接近的交流信号。

在一些实施方式中，音频设备为PC机或带有音频信号输出接口并能播放音频文件的设备。由此，音频设备本身就可以作为信号输出源并在音频输出时由设备自身进行D/A转换，以产生对应的模拟信号。

根据本发明的一个方面，还提供了一种音频信号转换为可控功率信号的方法，包括：

根据设置参数生成音频信号通过音频设备的声道输出至电压回路的电位器；

电压回路的电位器根据外部操作调节音频信号的幅值后输出至电压回路的放大器；

电压回路的放大器根据外部操作将接收到的信号的幅值和功率放大后输出至电压回路的变压器；