本发明专利技术公开了基于DSP和FPGA的便携式场强测量装置，包括可采集现场模拟信号的第一电场信号采集模块，其特征在于，还包括可采集现场模拟信号的第二电场信号采集模块、DSP模块、FPGA模块和显示模块，所述第一电场信号采集模块和第二电场信号采集模块通过调理电路与DSP模块相连；DSP模块对第一电场信号采集模块采集的信号和第二电场信号采集模块采集的信号进行比较，当二者数值相差在一定范围内，则DSP模块对第一电场信号采集模块采集的信号进行运算计算得到实时场强值，并将实时场强值传送至FPGA模块，FPGA模块将实时场强值通过显示模块显示。在成本增加不大的情况下大大增加运算效率，提高实时性，精度高、运算快、抗干扰性强，大大提高可靠性和准确性。
【技术实现步骤摘要】
基于DSP和FPGA的便携式场强测量装置及方法
本专利技术涉及一种场强测量装置及方法，尤其是一种基于DSP和FPGA的便携式场强测量装置及方法。
技术介绍
众所周知，工频电场广泛存在于我们周围，尤其是在高电压环境中，其工频电场强度已足以威胁人体健康和人身安全。电具有多种效应，包括电磁场效应、热效应、光效应等等，这些效应是电的用途如此广泛的原因，但是这些效应又是很难在安全的前提下通过人的感觉器官直接感知的，这就是电力事故为何多发的客观因素。电力行业经常要和高压、超高压带电设备打交道，日常工作中具有电力职业独有的危险性，工作中的触电事故不仅是对人身安全的巨大威胁，一旦发生高压触电，很可能造成重伤甚至失去生命，其次触电事故往往带来跳闸等继发性的断电事故，造成直接经济效益损失。由于人的感觉器官不能在非接触的情况下感知电的存在，所以通过辅助性的器械来探测电的存在以保证人的安全是很自然的选择。现在已有的小型场强测试装置普遍有强电环境下易受干扰，多电压等级电场环境下测量不准等问题。比如基于晶体管PN结阻抗效应的场强测试装置，抗干扰能力弱，在强电环境下PN结易于击穿导致产品失效，有误导使用人员对周围电场判断的危险，造成不应有的事故。传统的非接触型检测电场设备准确度低与诸多因素相关，首先是客观环境中的带电状况非常复杂，除工频交流电外，还有静电，高频无线电，雷电等干扰因素，在干燥环境下，人体静电可以高达几千到上万伏特，手机、基站等无线设备由于频率很高，能在电子设备上感应出很强的电磁场；其次，即使没有干扰，由于带电物体形状的不确定性和多个带电物体的电磁场叠加效应，导致空中的电磁场非常紊乱，呈现出复杂的矢量场特征；而且，环境的温度、湿度、人体的电阻、电容以及鞋帽、衣着等都会严重影响到空中电磁场的分布。如果使用高精度的场强测量仪器，如一些大中型精密场强测试装置，可以比较精确的进行测量，但是由于采用了一些高技术的抗干扰手段，如采用复合偶极子天线、传感器用光纤进行连接、进行温湿度补偿、使用高绝缘度的支架和隔离杆等，使得其造价很高，虽性能较好，如配备到供电局生产班组层面，费用很大，一般企业难以承受。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种基于DSP和FPGA的便携式场强测量装置及方法，采用DSP+FPGA和双电场信号采集模块结构，在成本增加不大的情况下大大增加运算效率，提闻实时性，精度闻、运算快、抗干扰性强，大大提闻可罪性和准确性；进一步的，在未知电压等级的情况下可进行电压等级的初步判定。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现:基于DSP和FPGA的便携式场强测量装置，包括可采集现场模拟信号的第一电场信号采集模块，其特征在于，还包括可采集现场模拟信号的第二电场信号采集模块、DSP模块、FPGA模块和显示模块，所述第一电场信号采集模块和第二电场信号采集模块通过调理电路与DSP模块相连；DSP模块对第一电场信号采集模块采集的信号和第二电场信号采集模块采集的信号进行比较，当二者数值相差在一定范围内，则DSP模块对第一电场信号采集模块采集的信号进行运算计算得到实时场强值，并将实时场强值传送至FPGA模块，FPGA模块将实时场强值通过显示模块显示。基于DSP和FPGA的便携式场强测量方法，其特征在于，包括如下步骤:SOl:开机自检:DSP模块对第一电场信号米集模块米集的信号和第二电场信号采集模块采集的信号进行比较，当二者数值相差在一定范围时，进入步骤S02，否则进行报m.1=I ，S02 =DSP模块对第一电场信号采集模块采集的信号进行运算计算得到实时场强值，并将实时场强值传送至FPGA模块，FPGA模块将实时场强值通过显示模块显示；S03:DSP模块判断识别电压等级的模式:若是自动识别模式，则第二电场信号采集模块每间隔一定时间进行采样，DSP模块通过Prony算法得到Prony运算后的场强值并传送至FPGA模块，FPGA模块根据不同电压等级变电站或者线路周围电场分布规律进行电压匹配，并控制显示模块显示Prony运算后的场强值相对应的电压等级。双CPU结构(DSP+FPGA结构)的优点是DSP负责运算，FPGA负责逻辑、阈值比较和输入输出，两者根据自身特长各司其职。对比以往单片机结构的场强仪，在成本增加不大的情况下大大增加运算效率，提高实时性。精度高、运算快、抗干扰性强的特点。双电场传感器配置，通过开机和定期对比的方法，大大提高可靠性和准确性。在未知电压等级的情况下可以用此装置进行初步判定。最大限度地减少因为主观疏漏造成的触电伤亡事故，对电场场强过高的地方起预警作用，保护人身安全，提高工作中的安全水平。本专利技术的有益效果是:采用DSP+FPGA和双电场信号采集模块结构，在成本增加不大的情况下大大增加运算效率，提高实时性，精度高、低功耗、运算快、抗干扰性强，大大提高可靠性和准确性；进一步的，在未知电压等级的情况下可进行电压等级的初步判定。【附图说明】图1是本专利技术基于DSP和FPGA的便携式场强测量装置的结构框图；图2是本专利技术DSP和FPGA接口交互示意图；图3是本专利技术悬浮体场强仪的结构示意图；图4是单回线附近的电场强度分布示意图；图5是双回线附近的电场强度分布示意图；图6是基于DSP和FPGA的便携式场强测量方法流程图。【具体实施方式】下面结合附图和具体的实施例对本专利技术技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。如图1所示，是一种基于DSP和FPGA的便携式场强测量装置，包括可采集现场模拟信号(即感应电流I)的第一电场信号采集模块和第二电场信号采集模块、DSP模块、FPGA模块和显示模块。为了避免恶劣的工作环境对场强测量装置造成损害，影响使用寿命，优选在装置的探测终端内设置有温度及湿度测量电路，即可采集现场温度的温度信号采集单元和可采集现场湿度的湿度信号采集单元。优选装置还设置有报警模块，可以进行声和/或光的提醒。需说明的是探测终端(即第一电场信号采集模块、第二电场信号采集模块、温度信号采集单元和湿度信号采集单元)采集的均是现场的模拟信号，因此需要经过调理电路输入DSP模块。温度信号采集单元可以采用红外温度传感器，把温度转化为电流量，通过线性放大器调理给DSP读取。湿度信号采集单元可以采用单片智能化湿度传感器。基于DSP和FPGA的便携式场强测量装置的工作条件参考标准:(一)环境温度:操作时:-10°C到+45°C;储藏时:-20°C到+50°C ； (二)环境湿度:-20°C到(TC时:无冷凝；0°C到40°C时:0%到95% ；40°C到50°C时:0%到40%。DSP模块和FPGA模块的接口连接示意图如图2所示，其中双CPU结构(DSP+FPGA结构)的优点是DSP模块负责运算，FPGA模块负责逻辑、阈值比较和输入输出，两者根据自身特长各司其职。其中FPGA模块的FLASH内储存电场分布规律表格、安全距离表格、电压等级表格等。DSP模块计算得到实时温度值和实时湿度值并传送给FPGA模块，FPGA模块进行比较(可以将温度、湿度的参数存放在FPGA模块的FLASH内)，当实时温度值不在装置工作温度范围内或实时湿度值不在装置工作本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于DSP和FPGA的便携式场强测量装置，包括可采集现场模拟信号的第一电场信号采集模块，其特征在于，还包括可采集现场模拟信号的第二电场信号采集模块、DSP模块、FPGA模块和显示模块，所述第一电场信号采集模块和第二电场信号采集模块通过调理电路与DSP模块相连；DSP模块对第一电场信号采集模块采集的信号和第二电场信号采集模块采集的信号进行比较，当二者数值相差在一定范围内，则DSP模块对第一电场信号采集模块采集的信号进行运算计算得到实时场强值，并将实时场强值传送至FPGA模块，FPGA模块将实时场强值通过显示模块显示。
【技术特征摘要】
1.基于DSP和FPGA的便携式场强测量装置，包括可采集现场模拟信号的第一电场信号采集模块，其特征在于，还包括可采集现场模拟信号的第二电场信号采集模块、DSP模块、FPGA模块和显示模块，所述第一电场信号采集模块和第二电场信号采集模块通过调理电路与DSP模块相连； DSP模块对第一电场信号采集模块采集的信号和第二电场信号采集模块采集的信号进行比较，当二者数值相差在一定范围内，则DSP模块对第一电场信号采集模块采集的信号进行运算计算得到实时 场强值，并将实时场强值传送至FPGA模块，FPGA模块将实时场强值通过显示模块显示。2.根据权利要求1所述的基于DSP和FPGA的便携式场强测量装置，其特征在于，还包括报警模块，当第一电场信号采集模块采集的信号和第二电场信号采集模块采集的信号的数值相差大于一定范围时，DSP模块控制报警模块进行报警。3.根据权利要求1所述的基于DSP和FPGA的便携式场强测量装置，其特征在于，所述第二电场信号采集模块每间隔一定时间进行采样，DSP模块通过Prony算法得到Prony运算后的场强值并传送至FPGA模块，FPGA模块根据不同电压等级变电站或者线路周围电场分布规律进行电压匹配，控制显示模块显示Prony运算后的场强值相对应的电压等级。4.根据权利要求2所述的基于DSP和FPGA的便携式场强测量装置，其特征在于，还包括可采集现场温度的温度信号采集单元和可采集现场湿度的湿度信号采集单元，所述温度信号采集单元通过调理电路与DSP模块相连，DSP模块通过运算计算得到实时温度值并传送至FPGA模块，FPGA模块根据预先设定的装置工作温度控制报警模块工作；所述湿度信号采集单元通过调理电路与DSP模块相连，DSP模块通过运算计算得到实时湿度值并传送至FPGA模块，FPGA模块根据预先设定的装置工作湿度控制报警模块工作。5.根据权利要求4所述的基于DSP和FPGA的便携式场强测量装置，其特征在于，还包括可向FPGA模块输入信息的按键。6.根据权利要求5所述的基于DS...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊，戴秀嵩，周永荣，孟玮，
申请(专利权)人：国家电网公司，江苏省电力公司，江苏省电力公司检修分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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