本发明专利技术单端电信号测量仪涉及电信号测量，包括运算放大器、分压电阻和反馈电阻，还包括生压电阻、电池和屏蔽盒，生压电阻的两端分别接参考零与运算放大器的正相输入端，分压电阻的两端分别接参考零和运算放大器的反相输入端，反馈电阻的两端分别接运算放大器的输出端和反相输入端，电池连接在运算放大器的供电端口和参考零之间，电路置于屏蔽盒中，运算放大器的正相输入端和输出端分别为本发明专利技术单端电信号测量仪的输入端和输出端。本发明专利技术采用单端法对地线噪音进行测量，不需要辅助地线就可直接测量出指定地线上电位的浮动，弥补了传统双端测量不能给出噪音到底来自哪一地线的局限性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电信号测量领域，特别涉及单端电信号测量仪。
技术介绍
很多精密、重要的科学实验是以地线电位为参考零电位进行电子学测量，但地线上电位并不稳定，有噪音，会对电路的不同接地点，或者同一接地点的不同电路支路产生不可预见的扰动或影响，因为参考电位噪音在不同的电路支路中具有不同的传播延迟或增益。所以，必须对参考电势本身的这类悬浮噪音(非电势差型悬浮电位波动或电荷波动)精确测量其大小才能做出正确的防范，获得精密的科学测量。 但是迄今为止，还没有发现比较成熟的技术来测量地线上的电位浮动。据2003年8月IEEE国际电磁兼容石开讨会(2003IEEE International Symposium on ElectromagneticCompatibility)巻一 242-247页所述，对电路板中接地电噪音的测量是通过两个探针测量两接地点间的电压差，来衡量地线噪音大小，但是这种方法只能测量到两接地点之间电势差，不能体现单一地线上电势的浮动，例如可能两接地点上的有很强的公共噪声信号(共模信号)，在测量中就不能体现出来，这种测量具有很大的误差，也不能断定噪音来自两接地点中的哪一处。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述双端信号或噪音测量的缺陷，提供一种能够对单端信号或噪音进行测量的单端电信号测量仪。 本专利技术的技术方案 本专利技术所述的单端电信号测量仪，包括运算放大器OPA、分压电阻R和反馈电阻Rf ，还包括生压电阻Rv、电池BAT和屏蔽盒SB0X，生压电阻Rv的两端分别接参考零RZERO与运算放大器OPA的正相输入端，分压电阻R的两端分别接参考零RZERO和运算放大器OPA的反相输入端，反馈电阻Rf的两端分别接运算放大器OPA的输出端和反相输入端，电池BAT连接在运算放大器OPA的供电端口和参考零RZERO之间，整个电路放置在屏蔽盒中SB0X，运算放大器OPA的正相输入端为所述单端电信号测量仪的输入端，运算放大器OPA的输出构成所述单端电信号测量仪的输出。 所述参考零RZERO与屏蔽盒SBOX内壁相连。 增设旁路电容CI与生压电阻Rv并联。 增设反馈电容C2与反馈电阻Rf并联。 本专利技术单端电信号测量仪的工作原理为我们要测量单点的电势的波动，而不是电势差(电压)的起伏，可以看作是测量电荷的波动，我们将输入端接在噪音源上，测量点的电位浮动(电荷波动)会引起输入端电荷变化，变化的频率和幅度都与噪音源的频率和幅值成正比，这种交变的电荷信号通过生压电阻Rv后就能产生一个交变的电压信号，再通过由运算放大器、分压电阻R和反馈电阻Rf构成的非反相放大器(non-invertingamplifier)对该电压信号放大，这个信号能直接反映噪声源电位变化的强弱。由于要测量地线噪音，地线就不能作为本专利技术的参考零点，本专利技术的电路选择电池或屏蔽盒为参考零点。将电路放在屏蔽盒中可防止外界的电磁干扰，同时电路的参考电位也很稳定。 本专利技术所述的单端电信号测量仪，可将一电容C1并联在Rv两端，以起到延迟和滤波的作用，从而调节测量响应的强度。 本专利技术所述的单端电信号测量仪，为了防止运算放大器在工作过程中产生自激震荡，并限制放大器的带宽可将一电容C2与电阻Rf并联。 本专利技术使用时，应将输入端用导线与噪声源相连，而不能用屏蔽线，如果用屏蔽线那么测量系统的参考点会受到噪声源的干扰，示波器应该用直流电源，输出端用屏蔽线与示波器相连。测量时，为防止测量饱和，运算放大器应根据不同的噪声源的强弱选用不同的电压放大倍数，输入端产生压降的生压电阻Rv也可做适当调整，噪声信号越强应使运算放大器放大倍数变小，反之亦然。与生压电阻Rv并联的旁路电容Cl和与反馈电阻Rf并联防自激的反馈电容C2也可根据信号源频率的不同做适当的变换。 将本专利技术单端电信号测量仪的输入端接一导线伸入空中(相当于在空中伸一天线)可测量大气中的悬浮电磁信号(非对地)，结果见附图4，可见，主要是50Hz市电干扰。将该测量移入(连同所述天线)屏蔽室内进行，其结果见附图5，未见50Hz市电干扰，这与我们的预期相同，因为50Hz市电干扰信号被屏蔽了。用本专利技术单端电信号测量仪的输入端接到地线上可测量单一地线上的噪音信号。这样，我们就首次测量到了单一地线的噪音信号，结果见附图6，主要是50Hz市电干扰，这与他人用双地线测量差分信号得到的波形完全一致。 本测量仪的优势在于 (1)本专利技术采用单端法对地线噪音进行测量，不需要辅助地线就可直接测量出指定地线上电位的浮动，弥补了传统双端测量不能给出噪音到底来自哪一地线的局限性。 (2)由于是单端测量，避免了传统双地线差分测量可能给出错误结论(当每一地线噪音都很高但波形相似时测量却给出低噪音)的弊端。(3)测量成本大大降低，因为没有辅助地线带来的额外成本与户外施工费。附图说明 图1是本专利技术单端电信号测量仪的基本电路图。 图2是增设旁路电容的本专利技术单端电信号测量仪的电路图。 图3是增设旁路电容和反馈电容的本专利技术单端电信号测量仪的电路图。 图4是以本专利技术单端电信号测量仪的输入端接一导线伸入空中(相当于天线)测量到的大气中的悬浮电磁信号。 图5是把图4的测量移入屏蔽室内测量到的结果。 图6是以本专利技术单端电信号测量仪的输入端接到单一地线上测量到的噪音信号。 图中标号Vin输入信号，Vout输出信号，Rv生压电阻，R分压电阻，Rf反馈电阻，0PA 运算放大器，BAT电池，SB0X屏蔽盒，Cl旁路电容，C2反馈电容，RZER0参考零点。具体实施例方式实施例1 :基本型单端电信号测量仪 图1是本专利技术基本型单端电信号测量仪的电路图，包括运算放大器、分压电阻R和反馈电阻Rf，还包括生压电阻Rv、电池和屏蔽盒，生压电阻Rv的两端分别接参考零RZER0与运算放大器的正相输入端，分压电阻R的两端分别接参考零RZER0和运算放大器的反相输入端，反馈电阻Rf的两端分别接运算放大器的输出端和反相输入端，电池连接在运算放大器的供电端口和参考零RZER0之间，整个电路放置在屏蔽盒中，运算放大器的正相输入端为所述单端电信号测量仪的输入端，运算放大器的输出构成所述单端电信号测量仪的输出。 本实施例的工作原理单点的电势的波动，可看作是电荷的波动，测量点的电位浮动(电荷波动)会引起输入端电荷变化，变化的频率和幅度都与噪音源的频率和幅值成正比，这种交变的电信号通过生压电阻Rv后就能产生一个交变的电压信号，再通过同相放大器对该电压信号放大，这个信号能直接反应噪声源电位变化的强弱。由于要测量地线的噪音，地线就不能作为本专利技术的参考零点，本专利技术的电路选择电池或屏蔽盒为参考零点。将电路放在屏蔽盒中可以防止外界的电磁干扰，同时电路的参考电位也很稳定。 实施例2 :增设旁路电容的单端电信号测量仪 如图2所示，在输入端生压电阻Rv上并联一个旁路电容CI可调节输入的单端信号在生压电阻Rv两端的延迟，即，调节生压电阻Rv上的电压，从而调节输出电压。 实施例3 :增设反馈电容的单端电信号测量仪 如图3所示，为了防止同相放大器在工作的时候出现自激震荡，并限制放大器的带宽，可将一反馈电容C2与反馈电阻Rf并联。权利要求一种单端电信号测量仪，包括运算放大器OPA、分压电阻R和反馈电阻Rf，其特征在于还包括生压电阻Rv、电池BA本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单端电信号测量仪，包括运算放大器ＯＰＡ、分压电阻Ｒ和反馈电阻Ｒｆ，其特征在于还包括生压电阻Ｒｖ、电池ＢＡＴ和屏蔽盒ＳＢＯＸ，生压电阻Ｒｖ的两端分别接参考零ＲＺＥＲＯ与运算放大器ＯＰＡ的正相输入端，分压电阻Ｒ的两端分别接参考零ＲＺＥＲＯ和运算放大器ＯＰＡ的反相输入端，反馈电阻Ｒｆ的两端分别接运算放大器ＯＰＡ的输出端和反相输入端，电池ＢＡＴ连接在运算放大器ＯＰＡ的供电端口和参考零ＲＺＥＲＯ之间，整个电路放置在屏蔽盒ＳＢＯＸ中，运算放大器ＯＰＡ的正相输入端为所述单端电信号测量仪的输入端，运算放大器ＯＰＡ的输出构成所述单端电信号测量仪的输出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王俊听，贾志春，陆轻铀，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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