一种为测量仪而设计的前端结构，该结构仅有一种为输入信号转换成数字采样的信号通道。一个信号调整器通过一对探针跨接在电压源、电流源或元件上以产生输入信号。输入信号提供给一个采样系统，该系统有一个连接有十分之一滤波器的西格玛－德尔塔转换器，该转换器过量采样输入信号进而产生一个连续的数字采样流。数字采样提供给一套数字提取滤波器，每一个数字提取滤波器有一个适合从数字采样流中提取测量参数的结构和转换功能。参数的提取是在连续的基础上完成的，因而数字采样和最终数字测量值也是从连续流中得到的。提取参数包括输入信号的直流值，输入信号的均方根值，输入信号的波形参数和输入信号的最大最小峰值。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子测量仪表，尤其是利用数字滤波器从数字采样中提取测量参数的用于电子测量仪表的前端结构。数字万用表是一种可测量各种物理参数，例如交流电压和电流，直流电压和电流及电阻的电子测量仪。新型数字万用表的设计增添了测量包括二极管检测、电容、温度和频率计数/计时测量在内的附加测量能力。其它更多的专用参数所测量也可在特殊应用里增加，如对加热、通风、空气调节等设备使用中的微安范围内的直流电流的测量。测量各种各样的测量参数需使用相对复杂的信号调整电路，接收仪器输入终端产生的信号，并产生适于转换成数字采样的输入信号。信号调节电路包括由模拟放大器和衰减器组成的量程电路，换算输入信号至有效振幅，给到模—数转换器(ADC)，信号调整电路还包括电压保护电路，如机械继电器，金属氧化物压敏电阻器(MOVs)、和正温系数电阻器，防止当探测过载电压时毁坏数字万用表。物理参数如交、直流电流，温度和电压都要被转化为可被模—数转换器转换为数字采样的适当振幅的输入电压。输入信号在数字万用表的信号调整电路里被分解为两路，交流或高频电路和直流或低频电路。输入信号的直流电路是通过低通滤波输入信号理想地获得直流电压而形成的。实际低通滤波器的截止频率一般小于10赫兹、允许一些交流信号含量存在。由低频滤波器产生的直流电压输给模一数转换器产生数字采样。低频电路需要对增益和失调电压标定。依据增益与频率的对比来标定高频通路，以此消除低频滚降。大多数数字万用表的模—数转换器有一个每秒小于100次采样的最大采样率，但有31/2到41/2数字的分辩力。为了能够更准确地测量交流信号，如50/60赫兹频率范围内的电源线信号，在交流电路里提供一个均方根给直流转换器，产生一个代表交流信号的直流电压。均方根转换器通常以一单片集成电路的形式在数字万用表内实现。数字存储示波器是另一种允许数字地采集用于随后进行信号参数计算的输入信号的电子测量仪表。数字存储示波器提供了开关式的输入信号交流电路和直流电路。模—数转换技术已发展到采样率高于每秒100兆次采样，其允许输入信号直接转换成数字采样，并作为时域记录存储在采集存储器里。从这一时域记录，波形和各种信号参数被计算出来。但是数字存储示波器里的信号调节器前端最适合信号电压的采集。传统的数字存储示波器没有加入测量低频物理参数如电阻或电流等其它参数的测量能力。混合测量仪将测量各种物理参数的数字万用表技术和分析波形的数字存储示波器技术结合在一起。见附图说明图1该图(大小没按比例)给出了一个具有一对探针12a和12b并用于测量包括交流电压和电流，直流电压和电流，电阻，电容在内的各种物理参数的测量仪表10。测量仪表10也可利用电流和电压源(图中未画)通过给被测元件施加一个激励信号的方法测试无源二端元件，如二极管。最好是测量仪10有各种功能可测量各种物理参数。在测量仪表10的前面数上安装有可以显示数字测量参数的图形显示器14。如以数字万用表的显示形式显示“117 VAC rms”及以数字存储示波器的显示形式显示输入信号波形图。测量仪10可以与电压源16和图2所示的电流源18，或图3所示的一个元件并联。元件20包括电阻、电容、电感器、二极管或其它能被测量仪表10测量及分析的二端部件在内的任何各种无源、两端元件。见图4显示了一种根据现有技术用在Fluke 8601图形多用测量仪上的测量前端98的简易方框图。一对探针12a与12b跨接在电源16上，为信号调节器50并联一个电压信号。信号调整器50包括放大器，除法器和滤波器，信号调节器50可提供一种适于转换成数字采样的适当振幅和带宽的输入信号，信号调节器50还包括各种形式的电压保护电路(图中未画)，防止测量仪表10在过载电压和过载电流的情况下毁坏。信号调节器50还包括用于将各种物理参数转换成输入信号的各种电路。例如来自电流源18的交流和直流电流可通过一被校准的电流分流器或电流钳位器产生的电压降来测量。通过测量由信号调节器50内的电流源或电压源(图中未画)在元件20两端产生的电压降来测量电阻。为满足大量的并能转换为输入信号的参数及提供过载电压和过载电流保护的需要，将所有这样的众多需要的电路安装在信号调节器50内，其结果将增加电路的复杂性和成本。由信号调节器50产生的输入信号与一能产生直流信号并且该直流信号与开关55的直流档并联的低通滤波器的输入端并联。低通滤波器52有一个滚动频率一般接近0赫兹，它保留输入信号的直流成分，同时抑制交流成份。直流信号通过开关55的直流档传给慢速模—数转换器，慢速模—数转换器54以小于100赫兹的采样速率，31/2到41/2的分辨力，对直流信号进行数字采样。低通滤波器通常用于直流性质的输入信号，以便对如直流电压、电流和电阻进行精确测量。均方根转换器56也接收输入信号，并且与开关55的交流均方根档并联。均方根转换器56用于交流特性的输入信号，以产生代表当开关55在交流均方根档时，提供给模—数转换器54的输入信号均方值的直流电压。均方根转换器56，低通滤波器52和慢速模—数转换器54与信号调节器50相结合，组成了通常用在数字万用表前的前端结构，并且以D MM FRONT END标记。测量仪器10通过增加具有波形前端(WAVEFORM FRONT END)的电路系统而具有附加波形测量能力。信号调节器51接收该输入信号并产生为了转换为数字采样的第二个输入信号。快速模—数转换器58接收来自信号调节器51的输入信号，并以明显高于慢速模—数转换器的采样速率产生数字采样，但分辨力较低。采集存储器60接收此数字采样并将它们存储起来用于形成输入信号波形的数字时域记录。一个起动器62以用在数字存储示波器技术的众所周知的方法提供一个起动信号用于决定在数字时域记录里的波形的起动点。一个最大最小峰值器64的作用同一个数字比较器。最大最小峰值器64储存存在采集存储器60内的最大最小值，并以数字采样的形式给出最大最小值。由快速模—数转换器58、采集存储器60和与信号调节器51相连接的起动器62组成的波形前端是用在数字存储示波器里的典型的前端结构，输入信号的采集要超过一个采样时间，以便存贮在采集存储器60中。数字接口66接收来自慢速模—数转换器54、最大最小峰值器64和采集存储器60的数字采样，为测量仪所使用作为数字测量值。信号调节器51类似于信号调节器50提供电压保护和标定，但它更适合于波形采集。信号调节器51允许测量仪10与电压源16相连，但不能直接与电流源18或元件20相连。此外为信号调节器51设计的区别于信号调节器50的地方是具有比信号调节器50的频率范围更广的频率范围之上的频率响应的均匀性，这一点变得更为重要。见图5描述了根据现有技术例如用在Fluke93，95和97视测浊度计测量仪上的测量前端99的简单方框图。探针12a和12b跨接在电源16上，为信号调节器72并联—电压信号。信号调整器72包括放大器，除法器和滤波器，以便提供一种能转换成数字采样的适当振幅和带宽的输入信号。信号调整器72进一步还包括各种形式的电压保护电路系统(图中未显示)，以便防止测量仪器10在过载电压和过载电流的情况下毁坏。像图4所示的信号调节器51一样，信号调节器70最适合波形采集。第二对探针12a’和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测量仪的测量前端，包括：（ａ）一个接收信号电压并从所述的信号电压中产生输入电压的信号调整器；（ｂ）一个与所述信号调整器并联以接收输入电压并产生所述输入信号的数字采样的采样系统；（ｃ）一套数字提取滤波器，每一个所述的数字提取滤 波器与所述的采样系统并联，以接收所述的数字采样，这里所述的数字提取滤波器从所述的数字采样中提取大量的所述输入信号的测量参数。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：SD斯维夫特，
申请(专利权)人：弗兰克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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