專利名稱：一種交流電壓有效值檢測(cè)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種交流電壓有效值檢測(cè)方法和裝置。
背景技術(shù)：
在電力電子系統(tǒng)中，交流電壓的有效值是一個(gè)非常重要的參數(shù)，因此，交流電壓有效值的測(cè)量也成為電子測(cè)量領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)重要的研究課題。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電壓有效值的檢測(cè)，現(xiàn)有技術(shù)中的一種方案是利用集成電路芯片將交流電轉(zhuǎn)換為直流電后進(jìn)行測(cè)量。如圖1所示，可直接采用已有的交直流轉(zhuǎn)換芯片(如 LTC1966)，外接電壓互感器、運(yùn)算放大電路構(gòu)成檢測(cè)電路。其中，電壓互感器的作用是降低輸入信號(hào)的電壓幅度，適用于對(duì)強(qiáng)電的檢測(cè)應(yīng)用環(huán)境。交直流轉(zhuǎn)換芯片將電壓互感器輸出的低壓交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，然后進(jìn)一步通過(guò)運(yùn)算放大器輸出可檢測(cè)的直流信號(hào)。這種檢測(cè)方法的缺陷在于需要對(duì)交直流轉(zhuǎn)換芯片的外圍電路的各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，如果參數(shù)選用不當(dāng)，往往會(huì)引起振蕩，影響檢測(cè)精度；此外，交直流轉(zhuǎn)換芯片的價(jià)格較高，也不利于成本控制?，F(xiàn)有技術(shù)中的另一種方案是利用分立元件自行搭接交直流轉(zhuǎn)換電路，如圖2所示，檢測(cè)原理與前一方案類似，不同之處在于利用自行搭接的電路替代集成電路芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)交直流的轉(zhuǎn)換。由于節(jié)省了集成電路芯片，因此該方案可以有效控制成本，但是大量的分立元件也使得電路故障點(diǎn)出現(xiàn)的幾率增大，進(jìn)一步增加了電路參數(shù)的調(diào)試難度。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種交流電壓有效值檢測(cè)方法和裝置，以解決現(xiàn)有的交流電壓有效值檢測(cè)方案的高成本以及調(diào)試難度大的問(wèn)題，技術(shù)方案如下一種交流電壓有效值檢測(cè)方法，包括利用信號(hào)比較器將待檢測(cè)交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，測(cè)量所述脈沖信號(hào)的周期 T ；以T的整數(shù)倍為采樣長(zhǎng)度，對(duì)交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值，其中，η為自然數(shù)；計(jì)算所述η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根，根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種交流電壓有效值檢測(cè)裝置，包括信號(hào)比較器，用于將待檢測(cè)交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)；周期測(cè)量模塊，用于測(cè)量所述信號(hào)比較器輸出的脈沖信號(hào)的周期T ；瞬時(shí)電壓采集模塊，用于以T的整數(shù)倍為采樣長(zhǎng)度，對(duì)交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得 η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值，其中，η為自然數(shù)；
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電壓有效值確定模塊，用于計(jì)算所述瞬時(shí)電壓采集模塊確定的η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例方案，通過(guò)將交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)后，測(cè)量得到脈沖信號(hào)的周期，然后在整數(shù)倍周期內(nèi)，對(duì)交流電信號(hào)進(jìn)行采樣；根據(jù)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值，計(jì)算待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。本方案中，通過(guò)軟硬件結(jié)合的方式確定待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值，不需要采用高成本的集成電路芯片，也無(wú)需對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，可以有效解決現(xiàn)有檢測(cè)方案的成本高以及調(diào)試難度大的問(wèn)題。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一種交流電壓有效值檢測(cè)方案示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的另一種交流電壓有效值檢測(cè)方案示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種交流電壓有效值檢測(cè)方法的流程圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種交流電壓有效值檢測(cè)方法信號(hào)處理方式示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種交流電壓有效值檢測(cè)方法的第二種流程圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種交流電壓有效值檢測(cè)方法第二種信號(hào)處理方式示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種交流電壓有效值檢測(cè)方法的第三種流程圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種交流電壓有效值檢測(cè)方法第三種信號(hào)處理方式示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種交流電壓有效值檢測(cè)裝置第一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種交流電壓有效值檢測(cè)裝置第二種結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種交流電壓有效值檢測(cè)裝置第三種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有技術(shù)中，采用集成電路芯片將交流電轉(zhuǎn)換為直流電后進(jìn)行測(cè)量的方式和分立元件自行搭接交直流轉(zhuǎn)換電路的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電壓有效值的檢測(cè)，但是成本較高、調(diào)試難度較大。本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種交流電壓有效值檢測(cè)方法和裝置，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)方案所帶來(lái)的成本高、調(diào)試難度大的問(wèn)題。首先對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種交流電壓有效值檢測(cè)方法進(jìn)行說(shuō)明，該方法包括利用信號(hào)比較器將待檢測(cè)交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，測(cè)量所述脈沖信號(hào)的周期 T ；
以T的整數(shù)倍為采樣長(zhǎng)度，對(duì)交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值，η為自然數(shù)；計(jì)算所述η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根，根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例方案，通過(guò)將交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)后，測(cè)量得到脈沖信號(hào)的周期，然后整數(shù)倍周期內(nèi)，對(duì)交流電信號(hào)進(jìn)行采樣；根據(jù)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值，計(jì)算待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。本方案中，通過(guò)軟硬件結(jié)合的方式確定待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值，不需要采用高成本的集成電路芯片，也無(wú)需對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，可以有效解決現(xiàn)有檢測(cè)方案的成本高以及調(diào)試難度大的問(wèn)題。下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。參見圖3、圖4，本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種交流電壓有效值檢測(cè)方法，可以包括以下步驟S101，利用信號(hào)比較器將待檢測(cè)交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，測(cè)量所述脈沖信號(hào)的周期T ；本實(shí)施例中，利用信號(hào)比較器將待檢測(cè)的交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換成的脈沖信號(hào)的波形可以為圖4所示。其中，信號(hào)比較器的基本工作原理為將交流電信號(hào)的瞬時(shí)電壓值與信號(hào)比較器中預(yù)設(shè)的比較閾值相比較，當(dāng)交流電信號(hào)的瞬時(shí)電壓值小于比較閾值時(shí)，輸出第一脈沖值，否則輸出第二脈沖值，這樣可以使得經(jīng)過(guò)信號(hào)比較器的交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為有規(guī)律的方波形式的脈沖信號(hào)。當(dāng)待檢測(cè)交流電信號(hào)的脈沖信號(hào)確定后，通過(guò)CPU處理部分的周期測(cè)量模塊，可以得到該脈沖信號(hào)的周期T。由于將待檢測(cè)交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)后，并不會(huì)導(dǎo)致信號(hào)周期的改變，所以，該脈沖信號(hào)的周期T即為待檢測(cè)交流電信號(hào)的周期。其中，脈沖信號(hào)的周期T，可以利用定時(shí)器在脈沖信號(hào)的兩個(gè)上升沿之間計(jì)數(shù)獲得，或者利用定時(shí)器在脈沖信號(hào)的兩個(gè)下降沿之間計(jì)數(shù)獲得。上述周期測(cè)量方法中，通過(guò)邊沿中斷的方式來(lái)確定脈沖信號(hào)的周期T，具體測(cè)量過(guò)程為當(dāng)采用上升沿來(lái)確定脈沖周期T時(shí)當(dāng)有上升沿中斷發(fā)生時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)周期為Tick的定時(shí)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，相鄰的下一次上升沿中斷發(fā)生時(shí)，讀取該定時(shí)器的計(jì)數(shù)值Count，則該脈沖信號(hào)的周期T為 TickXCount ；同樣的，當(dāng)采用下降沿來(lái)確定脈沖周期T時(shí)當(dāng)有下降沿中斷發(fā)生時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)周期為Tick的定時(shí)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，相鄰的下一次下降沿中斷發(fā)生時(shí)，讀取該定時(shí)器的計(jì)數(shù)值Count，則該脈沖信號(hào)的周期T為TickXCoimt。S102,以T的整數(shù)倍為采樣長(zhǎng)度，對(duì)交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值，η為自然數(shù)；本實(shí)施例中，在獲得交流電信號(hào)周期Τ(即脈沖信號(hào)周期Τ)后，可以選取一個(gè)或多個(gè)連續(xù)周期作為采樣的時(shí)間長(zhǎng)度，利用CPU處理部分中的瞬時(shí)電壓采集模塊對(duì)交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值Μ1、Μ2、Μ3......Mn，η為自然數(shù)。由采樣定理可知，在進(jìn)行模擬/數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，當(dāng)采樣頻率fs大于信號(hào)中最高頻率fm的2倍時(shí)(fs >= 2fm)，采樣之后的數(shù)字信號(hào)可以完整地保留了原始信號(hào)中的信息；推算可得，當(dāng)采樣頻率fs對(duì)應(yīng)的采樣周期ts與最高頻率fm對(duì)應(yīng)的周期tm的關(guān)系為ts < 2/tm時(shí)，采樣之后的信號(hào)完整保留了原始信號(hào)中的信息。因此本實(shí)施例中，對(duì)于相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)間間隔應(yīng)該不大于T/2，即至少應(yīng)該保證在一個(gè)周期T內(nèi)有兩個(gè)采樣點(diǎn)， 當(dāng)然，為了保證采樣精度，在實(shí)際應(yīng)用中，在一個(gè)周期中，所取的采樣點(diǎn)一般遠(yuǎn)大于2。S103，計(jì)算所述η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根，根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。本實(shí)施例中，通過(guò)求多個(gè)采樣點(diǎn)瞬時(shí)電壓的均方根的方式，來(lái)確定待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。具體公式為RMS = ^(Ml2 +Ml2 +M3......+Mn2) I η其中，RMS為η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根。在本實(shí)施例所提供的方案中，交流信號(hào)的電壓幅值沒(méi)有發(fā)生變化，因此計(jì)算得到的均方根值可以直接確定為待檢測(cè)交流信號(hào)的電壓有效值。本實(shí)施例中，通過(guò)將交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)后，測(cè)量得到脈沖信號(hào)的周期，然后在整數(shù)倍周期內(nèi)，對(duì)交流電信號(hào)進(jìn)行采樣；根據(jù)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值，計(jì)算待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。本方案中，通過(guò)軟硬件結(jié)合的方式確定待測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值， 有效解決現(xiàn)有檢測(cè)方案的成本高以及調(diào)試難度大的問(wèn)題。上述方法實(shí)施例中，對(duì)待檢測(cè)的交流電信號(hào)直接通過(guò)信號(hào)比較器來(lái)獲得脈沖信號(hào)然后進(jìn)行后續(xù)的處理。為了更好的應(yīng)用于強(qiáng)交流電應(yīng)用環(huán)境，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，首先通過(guò)電壓互感器將待檢測(cè)的交流電信號(hào)進(jìn)行降壓處理后，再經(jīng)過(guò)信號(hào)比較器轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。參見圖5、圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種交流電壓有效值檢測(cè)方法，可以包括以下步驟S201，利用電壓互感器對(duì)待檢測(cè)交流電信號(hào)進(jìn)行降壓處理；電壓互感器作為一種變壓器，可以將較強(qiáng)的交流電信號(hào)進(jìn)行降壓處理，轉(zhuǎn)變成較弱的交流電信號(hào)，以滿足后續(xù)處理的需求。S202，利用信號(hào)比較器將降壓后的交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)；通過(guò)電壓互感器將待檢測(cè)交流電信號(hào)進(jìn)行降壓后，使得交流電信號(hào)的強(qiáng)度滿足信號(hào)比較器等器件的處理需求，此時(shí)，信號(hào)比較器可以直接將降壓后的交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。S203，測(cè)量脈沖信號(hào)的周期T ；本實(shí)施例中，測(cè)量脈沖信號(hào)周期的方式與上一種實(shí)施例相似，此處不再進(jìn)行贅述。 可以理解的是，降壓處理并不會(huì)導(dǎo)致原始待檢測(cè)交流信號(hào)周期的變化。S204,以T的整數(shù)倍為采樣長(zhǎng)度，對(duì)降壓后的交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值；在本步驟中，對(duì)降壓后的交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓，具體的采樣方式與上一種實(shí)施例相似，此處不再贅述。
S205，計(jì)算所述η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根；S206，利用計(jì)算得到的均方根值乘以電壓互感器的降壓比，得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值?？梢岳斫獾氖?，由于所計(jì)算得到的均方根值是降壓后的交流電信號(hào)的電壓有效有效值，所以需要將均方根值乘以電壓互感器的降壓比，來(lái)得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。本實(shí)施例中，在將待檢測(cè)交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)之前，先利用電壓互感器對(duì)待檢測(cè)的交流電信號(hào)降壓處理，以滿足信號(hào)比較器等元件的處理需求，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)交流電信號(hào)電壓有效值的檢測(cè)。本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種交流電壓有效值檢測(cè)方法，如圖7、圖8所示，可以包括以下步驟S301，利用電壓互感器對(duì)待檢測(cè)交流電信號(hào)進(jìn)行降壓處理；S302，利用信號(hào)比較器將降壓后的交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)；S303，測(cè)量脈沖信號(hào)的周期T ；本實(shí)施例中，步驟S301-S303與上一實(shí)施例的S201-S203類似，此處不再贅述。S304，對(duì)降壓后的交流電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算放大；由于CPU處理部分的瞬時(shí)電壓采集模塊可以檢測(cè)的交流電信號(hào)的強(qiáng)度通常規(guī)定在某個(gè)強(qiáng)度范圍內(nèi)的，所以為了適用于瞬時(shí)電壓采集模塊的要求，可能還需要通過(guò)運(yùn)算放大的方式將降壓后的交流電信號(hào)進(jìn)行一定程度的強(qiáng)度放大。S305，對(duì)運(yùn)算放大的信號(hào)進(jìn)行等間隔采樣，獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值；CPU處理部分的瞬時(shí)電壓模塊對(duì)運(yùn)算放大的交流電信號(hào)進(jìn)行等間隔的采樣，獲得多個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值。其中，具體的采樣方式與上述實(shí)施例類似，此處不再贅述。S306，計(jì)算η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根值；S307，利用均方根值乘以電壓互感器的降壓比，再除以運(yùn)算放大倍數(shù)，得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。可以理解的是，由于接受采樣的交流電信經(jīng)過(guò)了降壓處理、運(yùn)算放大，所以需要利用瞬時(shí)電壓確定的均方根值乘以電壓互感器的降壓比，再除以運(yùn)算放大倍數(shù)，來(lái)得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。本實(shí)施例中，為了更好的適用CPU處理部分的瞬時(shí)電壓采集模塊，在進(jìn)行采樣處理前，對(duì)降壓后的交流電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算放大的處理，使得交流電信號(hào)的強(qiáng)度滿足瞬時(shí)電壓采集模塊對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的要求。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)程序指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括R0M(Read-Only Memory，只讀存儲(chǔ)記憶體)、RAM(RandomAccess Memory,隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。相應(yīng)于上面的方法實(shí)施例，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種交流電壓有效值檢測(cè)裝置， 如圖9所示，該裝置包括信號(hào)比較器110，用于將待檢測(cè)交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)；
周期測(cè)量模塊120，用于測(cè)量信號(hào)比較器110輸出的脈沖信號(hào)的周期T ；瞬時(shí)電壓采集模塊130，用于以T的整數(shù)倍為采樣長(zhǎng)度，對(duì)交流電信號(hào)進(jìn)行采樣， 獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值，其中，η為自然數(shù)；電壓有效值確定模塊140，用于計(jì)算所述瞬時(shí)電壓采集模塊130確定的η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。其中，周期測(cè)量模塊120，可以配置為利用定時(shí)器在脈沖信號(hào)的兩個(gè)上升沿之間計(jì)數(shù)，獲得脈沖信號(hào)的周期；或利用定時(shí)器在脈沖信號(hào)的兩個(gè)下降沿之間計(jì)數(shù)，獲得脈沖信號(hào)的周期。由采樣定理可知，瞬時(shí)電壓采集模塊130所設(shè)置的相鄰采樣點(diǎn)的間隔應(yīng)不大于 Τ/2?？梢岳斫獾氖牵芷跍y(cè)量模塊120、瞬時(shí)電壓采集模塊130和電壓有效值確定模塊 140的功能可通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明實(shí)施例所提供的裝置，通過(guò)信號(hào)比較器將交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)后， 由周期測(cè)量模塊測(cè)量得到脈沖信號(hào)的周期，然后在整數(shù)倍周期內(nèi)，瞬時(shí)電壓采集模塊對(duì)交流電信號(hào)進(jìn)行采樣；電壓有效值確定模塊根據(jù)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值，計(jì)算待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。本方案所提供的電壓有效值檢測(cè)裝置，通過(guò)軟硬件結(jié)合的方式確定待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值，不需要采用高成本的集成電路芯片，也無(wú)需對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，可以有效解決現(xiàn)有檢測(cè)方案的成本高以及調(diào)試難度大的問(wèn)題。上述實(shí)施例所提供的裝置，對(duì)待檢測(cè)的交流電信號(hào)直接通過(guò)信號(hào)比較器來(lái)獲得脈沖信號(hào)然后進(jìn)行后續(xù)的處理。為了更好的應(yīng)用于強(qiáng)交流電應(yīng)用環(huán)境，如圖10所示，該裝置還可以包括連接于待檢測(cè)交流電信號(hào)輸入端和信號(hào)比較器110之間的電壓互感器150，用于對(duì)待檢測(cè)交流電信號(hào)進(jìn)行降壓處理；由于瞬時(shí)電壓采集模塊130與新增的電壓互感器150也是相連的，所以瞬時(shí)電壓采集模塊130，用于對(duì)降壓后的交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值；相應(yīng)的，電壓有效值確定模塊140，利用η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根乘以電壓互感器150的降壓比，得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。上述檢測(cè)裝置中，將待檢測(cè)交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)之前，先利用電壓互感器對(duì)待檢測(cè)的交流電信號(hào)降壓處理，以滿足信號(hào)比較器等元件的處理需求，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)交流電信號(hào)電壓有效值的檢測(cè)。更進(jìn)一步的，如圖11所示，該檢測(cè)裝置還可以包括連接于電壓互感器150和瞬時(shí)電壓采集模塊130之間的運(yùn)算放大器160，用于對(duì)經(jīng)過(guò)電壓互感器150降壓后的交流電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算放大；由于瞬時(shí)電壓采集模塊130與運(yùn)算放大器160相連，所以瞬時(shí)電壓采集模塊130， 用于對(duì)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大的交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值；相應(yīng)的，電壓有效值確定模塊140，利用η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根乘以電壓互感器150的降壓比，再除以運(yùn)算放大器160的運(yùn)算放大倍數(shù)，得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。
上述方案，在進(jìn)行采樣處理前，可以對(duì)降壓后的交流電信號(hào)通過(guò)運(yùn)算放大器的運(yùn)算放大處理，使得交流電信號(hào)的強(qiáng)度滿足瞬時(shí)電壓采集模塊對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的要求。對(duì)于裝置或系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其基本相應(yīng)于方法實(shí)施例，所以相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說(shuō)明即可。以上所描述的裝置或系統(tǒng)實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為模塊顯示的部件可以是或者也可以不是物理模塊，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下，即可以理解并實(shí)施。在本發(fā)明所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，在沒(méi)有超過(guò)本申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)，可以通過(guò)其他的方式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前的實(shí)施例只是一種示范性的例子，不應(yīng)該作為限制，所給出的具體內(nèi)容不應(yīng)該限制本申請(qǐng)的目的。例如，所述單元或子單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或多個(gè)子單元結(jié)合一起。另外，多個(gè)單元可以或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另外，所描述系統(tǒng)，裝置和方法以及不同實(shí)施例的示意圖，在不超出本申請(qǐng)的范圍內(nèi)，可以與其它系統(tǒng)，模塊，技術(shù)或方法結(jié)合或集成。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過(guò)一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。以上所述僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種交流電壓有效值檢測(cè)方法，其特征在于，包括利用信號(hào)比較器將待檢測(cè)交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，測(cè)量所述脈沖信號(hào)的周期T ； 以τ的整數(shù)倍為采樣長(zhǎng)度，對(duì)交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值，其中，η為自然數(shù)；計(jì)算所述η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根，根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量脈沖信號(hào)的周期Τ，包括 利用定時(shí)器在脈沖信號(hào)的兩個(gè)上升沿之間計(jì)數(shù)，獲得脈沖信號(hào)的周期；或利用定時(shí)器在脈沖信號(hào)的兩個(gè)下降沿之間計(jì)數(shù)，獲得脈沖信號(hào)的周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用信號(hào)比較器將待檢測(cè)交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，包括 利用電壓互感器對(duì)待檢測(cè)交流電信號(hào)進(jìn)行降壓處理； 利用信號(hào)比較器將降壓后的交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)； 所述對(duì)交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值，包括 對(duì)降壓后的交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值； 所述根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值，包括 利用計(jì)算得到的均方根值乘以電壓互感器的降壓比，得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述對(duì)降壓后的交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值，包括對(duì)降壓后的交流電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算放大，對(duì)運(yùn)算放大后的信號(hào)進(jìn)行等間隔采樣，獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值；所述根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值，包括利用計(jì)算得到的均方根值乘以電壓互感器的降壓比，再除以運(yùn)算放大倍數(shù)，得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，相鄰采樣點(diǎn)的間隔不大于Τ/2。
6.一種交流電壓有效值檢測(cè)裝置，其特征在于，包括 信號(hào)比較器，用于將待檢測(cè)交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)；周期測(cè)量模塊，用于測(cè)量所述信號(hào)比較器輸出的脈沖信號(hào)的周期T ； 瞬時(shí)電壓采集模塊，用于以T的整數(shù)倍為采樣長(zhǎng)度，對(duì)交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值，其中，η為自然數(shù)；電壓有效值確定模塊，用于計(jì)算所述瞬時(shí)電壓采集模塊確定的η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述周期測(cè)量模塊，配置為 利用定時(shí)器在脈沖信號(hào)的兩個(gè)上升沿之間計(jì)數(shù)，獲得脈沖信號(hào)的周期； 或利用定時(shí)器在脈沖信號(hào)的兩個(gè)下降沿之間計(jì)數(shù)，獲得脈沖信號(hào)的周期。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括連接于待檢測(cè)交流電信號(hào)輸入端和信號(hào)比較器之間的電壓互感器，用于對(duì)待檢測(cè)交流電信號(hào)進(jìn)行降壓處理；所述電壓有效值確定模塊，利用η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根乘以所述電壓互感器的降壓比，得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括連接于電壓互感器和瞬時(shí)電壓采集模塊之間的運(yùn)算放大器，用于對(duì)經(jīng)過(guò)所述電壓互感器降壓后的交流電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算放大；所述電壓有效值確定模塊，利用η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根乘以所述電壓互感器的降壓比，再除以所述運(yùn)算放大器的運(yùn)算放大倍數(shù)，得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述瞬時(shí)電壓采集模塊所設(shè)置的相鄰采樣點(diǎn)的間隔不大于Τ/2。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種交流電壓有效值檢測(cè)方法和裝置。該方法包括利用信號(hào)比較器將待檢測(cè)交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，測(cè)量所述脈沖信號(hào)的周期T；以T的整數(shù)倍為采樣長(zhǎng)度，對(duì)交流電信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得n個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值，其中，n為自然數(shù)；計(jì)算所述n個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)電壓值的均方根，根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值。本方案中，通過(guò)軟硬件結(jié)合的方式確定待檢測(cè)交流電信號(hào)的電壓有效值，不需要采用高成本的集成電路芯片，也無(wú)需對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，可以有效解決現(xiàn)有檢測(cè)方案的成本高以及調(diào)試難度大的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01R19/02GK102207518SQ20111005912
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者林道明 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司