一种用光信号进行同步相位测量的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用光信号进行同步相位测量的装置，由一个主机和多个测量部件构成，本新型通过各个独立回路测量部件的测量，采用光信号作为测量中的同步信号进行数据传输给主机，然后通过主机汇总各个回路的数据进行计算确定被测参数，即引入三维变量的间接测量方式取代直接测量法。本实用新型专利技术由于采用间接测量的方式，不再需要采用把两个参数接入到同一个仪器设备的（即直接测量）方法，只需要建立每个参数和光同步信号之间的函数关系就可以了，多个测量回路不再需要在电路上的连接，它们完全可以是独立的，仅仅依靠一个光同步信号就能够间接地测量到多个测量回路参数之间的相位关系。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电测
，具体地讲是一种用光信号进行同步相位测量的装置。
技术介绍
常规的相位处理电路是两个对称部分构成，每个部分都包括信号放大和比较电路。考虑到被测回路的安全，还用到光电耦合器，而在光电耦器的次级采用发射极共地，作为等电位参考点。现有测量方法的大都是一一首先将交流电压或电流信号接入到仪器，并在仪器内部在二个测量回路中找到(等电位)参考点，通过测量和比较确定参数之间的相位差(Δtx)和信号周期(T0)，再通过计算处理，最终将2个回路之间的相位关系转换为对应的数字值(参见《电测与仪表》94.1《便携式智能化相位一幅值综合测试仪》文)。这种方法是一种直接测量法，原理比较简单，但是在使用过程存在着一些问题一、需要接入的信号比较多，容易引起接线错误。例如，在现场测量六角图时是对6个交流信号之间向量关系的测量，要引入12根信号线。在这情况下，信号连线多、现场头绪比较乱，若出现一根信号线接错，则整个测量结果就会完全不同。二、这类测量一般是对电力线路进行，需要有多个回路信号接入设备中，倘若仪器内部的通道之间的出现问题(譬如隔离元件击穿或者线路板受潮)，很容易引起回路之间的短路或其它事故发生。所以，将现场不同信号都直接引入到同一个设备中，是危及电力线路安全的一个隐患。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种不需要将不同的现场信号引入到一个设备中，杜绝回路之间的短路和现场事故发生，使得整个测试过程变得简单，减少烦琐接线所引起的问题和错误的用光信号进行同步相位测量的装置，以克服上述的不足。为了实现上述目的，本技术由一个主机和几个测量部件构成，测量部件是根据实际需要进行组合(例如，测量六角图时应包括6个测量部件)，主机接收几个测量部件的测量数据，并进行计算确定被测参数，其特点是主机由一个中心处理单元MCU及外围电路构成，在MCU上还连接有光发射器和光接收器，MCU的控制信号与光发射器和光接收器的控制端相连，MCU的数据信号与光接收器的输出数据信号相连接；上述每个测量部件由一个中心处理单元MCUn及外围电路和测量电路构成，测量电路的输出与MCUn的数据线相连接，在MCUn上还连接有光发射器和光接收器，MCUn的控制信号与光发射器和光接收器的控制端相连，MCUn的数据信号与光发射器的输入数据信号相连接。本技术由于采用间接测量的方式，不再需要采用把两个参数接入到同一个仪器设备的(即直接测量)方法，只需要建立每个参数和光同步信号之间的函数关系就可以了，多个测量回路不再需要在电路上的连接，它们完全可以是独立的，仅仅依靠一个光同步信号就能够间接地测量到多个测量回路参数之间的相位关系。这种方式的优点在于各个测量回路不再需要参考点的连接，每个回路可以是相对独立的，分别测量各自的交流信号过零时刻与光同步信号之间的时间差，作为相位测量的基本参数。它们之间的关联不是靠电路形式的直接连接，而是依靠光信号。这样就可以避免回路之间的短路或其它事故发生，消除可能的存在安全隐患。另外，这种方式还可以减少仪器的连线，各个测量回路之间的关联不是靠电路形式的直接连接，而是依靠光信号。我们利用光信号除了作为同步信号外，还作为数据传输通道，各个测量回路将测量数据通过光的传输，集中在一个包含MCU的主机部分最终完成参数的数值显示。如前面所介绍的，这个主机部分的结构很简单，可以做成便携式或手持式的仪器；而测量部件可以分散地接在各个回路，彼此没有电路的连接关系，主机完全是采用非接触的方式进行测量，这对于现场使用中的设备来说是很安全的。附图说明图1为本技术主机发射状态整机结构示意图。图2为本技术主机的电路原理框图。图3为本技术测量部件的电路原理框图。图4为本技术实施例主机的电路原理图。图5为本技术实施例测量部件的电路原理图。图6为本技术主机接收状态整机结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步的描述，但该实施例不应理解为对本技术的限制。本技术主机部分的功能是控制测量部件、计算和显示被测的参数值；测量部件则是完成测量过程，并且回送测量数据，它们是由光信号联络的一个整体。本技术的整机工作原理是由主机控制光发射器发出一个同步光信号(图1)，测量部件的光接收器都能在同一时刻接收到这一个信号，各个测量部件同时启动进行各自的测量工作。测量完成以后再由各个部件依次将测量数据传送回到主机(图6)，主机汇总基本数据、通过计算后显示最终的数字值。图4所示的结构是主机部分的电路结构，这个部分的核心是一个MCS一51系列单片机，它的外围有光发射器和光接收器，这里介绍的是以红外光为对象的一个实际线路，通过红外光的调制—解调方式，实现与测量部件的光信号的联络(同样地，这个部分可以采用光纤进行通信)。主机部分的工作过程是第一阶段，主机用光发射器发出同步光信号，通过空间(或者通过光纤)可以发到各个测量部件，这个信号启动各个测量部件同时进入测量状态，这时是以主机“发”——测量部件“收”的方式工作。单片机的P3.4/T0引脚设置为输出状态，当它工作时会产生出调制信号，经过反相器74LS04驱动光电发送器(LED)，按照程序的约定这个信号是表示“启动”光信号，即通过这光信号向每个测量部件传送的出开始测量的同步信号。第二阶段，测量完成以后再由各个部件依次将测量数据传送回到主机，这时由程序调整为测量部件“发”——主机“收”的方式工作。图4中IC8(譬如2RM 2638、ZRM 8751或其它IC芯片)是一个光电接收器的集成电路，集信号接受、放大、解调和整形于一体，它能将调制光信号转换为一定宽度的脉冲信号，主机对P3.3/INT1引脚的脉冲的进行测量和程序识别，并可以根据事先约定的规律，经过解码确定测量部件所发出的数字信号，即完成第二阶段“取回数据”的工作，关于调制——解调的工作原理已有专门的论叙，在此就不赘述了。最后，主机部分的单片机将收到的各个测量部件的基本测量数据存储在计算机内部存储器，程序对于这些“取回”的数据的处理工作，仅仅是一些数据运算和相关转换。最终的数值需要显示电路实现。图4结构中还包括LED数码显示电路，用动态方式显示被测参数的数值，这种电路结构简单成本很低，而且功耗比较低。在电路中还包含了6个按键，通过它们可以发出相应的控制命令。关于显示和按键的功能实现也是由程序控制。除此之外，考虑到与PC机的通信还设计了一个RS232C接口。从主机结构来看是比较简单，成本也很低，可以做成一个便携式的仪器，如果将LED数码显示电路改为液晶数码显示器，功耗就更低完全可以做成手持式的仪器，不管是便携式的还是手持式的仪器共同的优点在于主机可以采用非接触的方式进行测量，在现场使用中是很安全。另外，主机功能如光通信、数值计算、显示驱动等则必须通过相应软件方法实现。每个测量部件电路结构如图5所示，它包括MCS-51单片机、测量电路、光电发射器和光电接收器组成。其中，测量电路包括了放大、比较和光电耦合器，图中以UA1(OP07)为主的部分是信号放大器，例如在以钳形电流表作为对电流信号的测量，输入相应的电信号一般比较小必须经过放大。而以UA2(LM331)为主的部分则是过零比较电路，它主要是用于将信号转换为过零变化的方波，这个方波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用光信号进行同步相位测量的装置，由一个主机和几个测量部件构成，其特征在于：主机由一个中心处理单元ＭＣＵ及外围电路构成，在ＭＣＵ上还连接有光发射器和光接收器，ＭＣＵ的控制信号与光发射器和光接收器的控制端相连，ＭＣＵ的数据信号与光接收器的输出数据信号相连接；每个测量部件由一个中心处理单元ＭＣＵｎ及外围电路和测量电路构成，测量电路的输出与ＭＣＵｎ的数据线相连接，在ＭＣＵｎ上还连接有光发射器和光接收器，ＭＣＵｎ的控制信号与光发射器和光接收器的控制端相连，ＭＣＵｎ的数据信号与光发射器的输入数据信号相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何嘉斌，严杰，何方，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]