CN101539605A - 一种基于ip核的电子测量方法及电子测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于IP核的电子测量方法，其包括一电子测量仪，设置数据采集***、智能模拟电路、通信接口、可视化图形界面及信号处理软件实现包括绝缘电阻测量、电压测量和导通测量的电子测量集成仪器，设置嵌入式LINUX操作***内核及仪器嵌入式软件设计平台；设置仪器操作界面开发平台及数字平台开发套件；设置可编程逻辑器件编程实现SOPC的硬件***及各种用户IP核；设置数据采集***、智能模拟电路、通信接口、可视化图形界面及信号处理软件；将所述电子测量仪连接被检测电器设备，通电后初始化并启用，根据需要分别选择实现绝缘电阻测量、电压测量或导通测量功能之一。本发明还提供了实施该方法的电子测量仪。
Description
技术领域
本发明涉及电子测量领域，尤其涉及基于IP核的电子测量方法及电子测量仪，更涉及一种检测电器设备的绝缘和导通是否良好，电力供电是否正常的电子测量方法及一种用于电器***的绝缘、导通和供电电压测量的三合一多功能电子测量仪。
背景技术
仪器仪表是信息产业的源头和组成部分，其发展水平是国家科技水平和综合国力的重要体现。电子测量仪器应用最宽最广，国民经济各部门无论是生产线改造，老产品的更新换代，新产品的开发，都离不开电子测量仪器的支持。电子测量领域已经公开了很多基于不同原理和不同用途的电子测量方法，如今随着我国电力工业的快速发展电器设备预防性是保障电力***安全运行和维护工作中的重要环节，有效检测仪器或材料的导电与绝缘及其供电状态需要高效简洁的电子测量方法，更需要一种功能多样、结构简单且操作方便的电子测量仪器。
我国电子测量仪器市场已经成为世界上最具有潜力的电子测量仪器市场之一。展望未来几年，由于我国经济发展形成的巨大需求，电子测量仪器的国内市场仍将呈高速发展的趋势，特别是数字电视和通信市场的高速发展，使我国电子测量仪器行业面临着巨大的挑战和机遇。
目前，各种电子测量方法都可以实现并通过仪器应用于不同需要的设备或材料检测，当需要进行多项电子测量时，需要选取不同功能的各种不同电子测量仪器，无法把不同的功能测量集成于一种仪器上，使其测量过程比较繁琐，给测量带来很多不便，且多个单一功能的测量仪器不但造价昂贵而且携带不便。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明为解决上述问题提供一种可同时对绝缘电阻、电压和导通测量的测量方法，本发明还提供了一种三合一多功能电子测量仪。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一种基于IP核的电子测量方法，其包括一电子测量仪，其包括如下步骤：
(1)在所述电子测量仪内设置嵌入式LINUX操作***内核及仪器嵌入式软件设计平台；
(2)在所述电子测量仪内设置仪器操作界面开发平台及数字平台开发套件；
(3)在所述电子测量仪内设置可编程逻辑器件编程实现SOPC的硬件***及用户IP核；
(4)在所述电子测量仪内设置数据采集***、智能模拟电路、通信接口、可视化图形界面及信号处理软件；
(5)将所述电子测量仪连接被检测电器设备，通电后初始化并启用，根据需要分别选择实现绝缘电阻测量、电压测量或导通测量功能之一。
所述的步骤(5)，其中具体包括如下步骤：
(A)绝缘电阻测量：根据被测设备或被测材料的耐压要求产生一个绝缘测试电压，用此电压加在被测物上，再读取流过被测物上的漏电电流，然后内置欧姆定理算法计算出绝缘电阻阻值；所述绝缘测试电压电子式直流高压，用开关电源实现，最大可输出1000V，短路电流为2mA；其绝缘电阻测量值必须在LCD显示4位数值和模拟指针显示，最小10x6CM尺寸；所述绝缘电阻测量的量程范围为：100V：0.1MΩ-500MΩ，250V：0.5MΩ-2GΩ，500V：1MΩ-4GΩ，1000V：2MΩ-10GΩ；所述绝缘电阻测量的量程短路电流约为2mA；所有绝缘电阻测量精度范围为：0.1MΩ至100MΩ：3％+5，100MΩ至10GΩ：5％+5。
(B)电压测量：所述输入抗阻值为10MΩ；所述衰减网络衰减倍数为10000倍；其测量采样由所设置组成所述硬件***的单片机的16位ADC完成；所述电压测量的量程范围为：ACV：30V-750V频率为50/60Hz；DCV：30V-1000V；所有电压测量精度范围为：±(2％+3)，具体包括直流电压测量及交流电压测量：
(a)直流电压测量是通过输入阻抗和衰减网络后送入所述硬件***采样计算后传输至LCD显示器显示输出；
(b)交流电压测量是通过输入阻抗和衰减网络后再经过平均值整流模块变成直流信号电压后送入单片机采样计算后传输至LCD显示器显示输出；
(C)导通测量：即低电阻测量，选定导通测量电压加在被测物上，并用一个精准的标准电阻去分其所占的电压，根据分压比计算出导通电阻；所述导通测量电压是利用***内部经转换后的3.3V单片机供电压；所述导通电阻量程范围：0.1Ω-1000Ω；导通电阻精度为：±(1％+3)。
上述步骤(A)-(C)不分先后。
一种实现上述基于IP核的电子测量方法的电子测量仪，其包括一绝缘测试鳄鱼夹、电池、专用电源适配器及一表身，所述表身上表面设置显示区域、高压警示区域和控制区域，所述表身内置一电源、一MCU及多个功能控制模块；所述多个功能控制模块包括一电子测量模块、一高压产生模块、一功能切换模块和一A/D转换模块；其中所述电子测量模块通过功能切换模块连接到A/D转换模块后与所述MCU相连；所述MCU及所述高压产生模块直接与所述电源相连；所述电源和所述多个功能控制模块通过各种转换电路和控制电路连接到所述MCU。
所述表身外置案件与内置电子元件通过各种电路和数据传输线路相连接；所述MCU包括I/O配置、可编程逻辑器件和数据存储器，且通过I2C总线和SPI总线相连接。
所述可编程逻辑器件内置程序控制软件及模拟电路；所述模拟电路包括数据采集模块、信号输出模块、数字逻辑测试模块及通信接口模块。
所述显示区域装有一LCD显示器；所述高压警示区域装有两个分色显示的LED高压输出警示灯；所述控制区域设置一控制键盘。
所述控制键盘包括功能转换键、电压选择键、电源开关键及夜视光开关键；其分别通过连接电路与内置各功能控制模块相连接。
本发明的有益效果为：其总体设计实现智能操作及简化测量操作，具有智能化、集成化、软件化等特点；程序设计模块化、功能化使其易于移植、修改和扩展；本发明所述仪器多功能集成，一台仪器可用于完成多项测量任务，简化测量过程；数字显示功能充分显示测量精确值及其变化范围，安全警示指示有效防止超出安全范围的危险性测量工作；具备自动抗干扰功能，保证测量结果的准确性；仪器多项功能选择模式相当于多台仪器的集成使用，携带方便且成本低廉，能有效进行电力***维护和电力设备检测工作；具有高度的可靠性和保密性，科技含量高，大大降低产品设计周期、设计和生产成本；可裁剪的组合设计，具有强大网络运行功能。
下面结合附图对本发明详细说明；
附图说明
图1是本发明电子测量方法软件流程框图。
图2是本发明三合一多功能电子测量仪硬件装置连接框图。
具体实施方式
本实施例中关于本发明所述电子测量仪研制采用Red hat公司的新一代Linux操作***Fedora Core 4(Linux内核版本2.6)作为嵌入式Linux操作***内核及仪器嵌入式软件设计平台，运用Qt/Embedded开发仪器操作界面，可编程逻辑器件选用ALTERA公司的Cyclone II(FPGA)系列芯片与MAXII(CPLD)系列芯片，选用″Altera CycloneII版DSP开发套件″开发数字平台，运用Quartus II 6.1软件设计SOPC的硬件***和各种用户IP核，运用Nios II IDE开发环境设计SOPC的软件***，运用VHDL编写硬件底层驱动软件，在ADS1.2开发环境下用C语言开发微处理器测试软件，用PROTEL DXP完成PCB设计。
参见图1，一种基于IP核的电子测量方法，其包括一电子测量仪，其包括如下步骤：
(1)在所述电子测量仪内设置嵌入式LINUX操作***内核及仪器嵌入式软件设计平台；
(2)在所述电子测量仪内设置仪器操作界面开发平台及数字平台开发套件；
(3)在所述电子测量仪内设置可编程逻辑器件编程实现SOPC的硬件***及用户IP核；
(4)在所述电子测量仪内设置数据采集***、智能模拟电路、通信接口、可视化图形界面及信号处理软件；
(5)将所述电子测量仪连接被检测电器设备，通电后初始化并启用，根据需要分别选择实现绝缘电阻测量、电压测量或导通测量功能之一。
所述的步骤(5)，其中具体包括如下步骤：
(A)绝缘电阻测量：根据被测设备或被测材料的耐压要求产生一个绝缘测试电压，用此电压加在被测物上，再读取流过被测物上的漏电电流，然后内置欧姆定理算法计算出绝缘电阻阻值；所述绝缘测试电压电子式直流高压，用开关电源实现，最大可输出1000V，短路电流为2mA；其绝缘电阻测量值必须在LCD显示4位数值和模拟指针显示，最小10x6CM尺寸；所述绝缘电阻测量的量程范围为：100V：0.1MΩ-500MΩ，250V：0.5MΩ-2GΩ，500V：1MΩ-4GΩ，1000V：2MΩ-10GΩ；所述绝缘电阻测量的量程短路电流约为2mA；所有绝缘电阻测量精度范围为：0.1MΩ至100MΩ：3％+5，100MΩ至10GΩ：5％+5。
(B)电压测量：所述输入抗阻值为10MΩ；所述衰减网络衰减倍数为10000倍；其测量采样由所设置组成所述硬件***的单片机的16位ADC完成；所述电压测量的量程范围为：ACV：30V-750V频率为50/60Hz；DCV：30V-1000V；所有电压测量精度范围为：±(2％+3)，具体包括直流电压测量及交流电压测量：
(a)直流电压测量是通过输入阻抗和衰减网络后送入所述硬件***采样计算后传输至LCD显示器显示输出；
(b)交流电压测量是通过输入阻抗和衰减网络后再经过平均值整流模块变成直流信号电压后送入单片机采样计算后传输至LCD显示器显示输出；
(C)导通测量：即低电阻测量，选定导通测量电压加在被测物上，并用一个精准的标准电阻去分其所占的电压，根据分压比计算出导通电阻；所述导通测量电压是利用***内部经转换后的3.3V单片机供电压；所述导通电阻量程范围：0.1Ω-1000Ω；导通电阻精度为：±(1％+3)。
上述步骤(A)-(C)不分先后。
参见图2，一种实现上述基于IP核的电子测量方法的电子测量仪，其包括一绝缘测试鳄鱼夹、电池、专用电源适配器及一表身，所述表身上表面设置显示区域、高压警示区域和控制区域，所述表身内置一电源、一MCU及多个功能控制模块；所述多个功能控制模块包括一电子测量模块、一高压产生模块、一功能切换模块和一A/D转换模块；其中所述电子测量模块通过功能切换模块连接到A/D转换模块后与所述MCU相连；所述MCU及所述高压产生模块直接与所述电源相连；所述电源和所述多个功能控制模块通过各种转换电路和控制电路连接到所述MCU。
所述表身外置案件与内置电子元件通过各种电路和数据传输线路相连接；所述MCU包括I/O配置、可编程逻辑器件和数据存储器，且通过I2C总线和SPI总线相连接。
所述可编程逻辑器件内置程序控制软件及模拟电路；所述模拟电路包括数据采集模块、信号输出模块、数字逻辑测试模块及通信接口模块。
所述显示区域装有一LCD显示器；所述高压警示区域装有两个分色显示的LED高压输出警示灯；所述控制区域设置一控制键盘。
所述控制键盘包括功能转换键、电压选择键、电源开关键及夜视光开关键；其分别通过连接电路与内置各功能控制模块相连接。
本是实施例中仪器电源可用8只2号电池或者直接采用220V工频电网经变压后12V直流电源；仪器表身外型尺寸：202mm(L)×155mm(W)×94mm(D)。
本发明并不限于上述实施方式，凡采用和本发明相似***结构及其方法来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于IP核的电子测量方法，其包括一电子测量仪，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)在所述电子测量仪内设置嵌入式LINUX操作***内核及仪器嵌入式软件设计平台；
(2)在所述电子测量仪内设置仪器操作界面开发平台及数字平台开发套件；
(3)在所述电子测量仪内设置可编程逻辑器件编程实现SOPC的硬件***及用户IP核；
(4)在所述电子测量仪内设置数据采集***、智能模拟电路、通信接口、可视化图形界面及信号处理软件；
(5)将所述电子测量仪连接被检测电器设备，通电后初始化并启用，根据需要分别选择实现绝缘电阻测量、电压测量或导通测量功能之一。
2.根据权利要求1所述的基于IP核的电子测量方法，其包括一电子测量仪，其特征在于，所述的步骤(5)，其中具体包括如下步骤：
(A)绝缘电阻测量：根据被测设备或被测材料的耐压要求产生一个绝缘测试电压，用此电压加在被测物上，再读取流过被测物上的漏电电流，然后内置欧姆定理算法计算出绝缘电阻阻值；
(B)电压测量：
(a)直流电压测量是通过输入阻抗和衰减网络后送入所述硬件***采样计算后传输至LCD显示器显示输出；
(b)交流电压测量是通过输入阻抗和衰减网络后再经过平均值整流模块变成直流信号电压后送入单片机采样计算后传输至LCD显示器显示输出；
(C)导通测量：即低电阻测量，选定导通测量电压加在被测物上，并用一个精准的标准电阻去分其所占的电压，根据分压比计算出导通电阻；
上述步骤(A)-(C)不分先后。
3.根据权利要求2所述的基于IP核的电子测量方法，其特征在于，其中，所述步骤(A)还包括以下步骤：所述绝缘测试电压电子式直流高压，用开关电源实现，最大可输出1000V，短路电流为2mA；其绝缘电阻测量值必须在LCD显示4位数值和模拟指针显示，最小10x6CM尺寸；所述绝缘电阻测量的量程范围为：100V：0.1MΩ-500MΩ，250V：0.5MΩ-2GΩ，500V：1MΩ-4GΩ，1000V：2MΩ-10GΩ；所述绝缘电阻测量的量程短路电流约为2mA；所有绝缘电阻测量精度范围为：0.1MΩ至100MΩ：3％+5，100MΩ至10GΩ：5％+5。
4.根据权利要求2所述的基于IP核的电子测量方法，其特征在于，其中，所述步骤(B)还包括以下步骤：所述输入抗阻值为10MΩ；所述衰减网络衰减倍数为10000倍；其测量采样由所设置组成所述硬件***的单片机的16位ADC完成；所述电压测量的量程范围为：ACV：30V-750V频率为50/60Hz；DCV：30V-1000V；所有电压测量精度范围为：±(2％+3)。
5.根据权利要求2所述的.基于IP核的电子测量方法，其特征在于，其中，所述步骤(C)还包括以下步骤：所述导通测量电压是利用***内部经转换后的3.3V单片机供电压；所述导通电阻量程范围：0.1Ω-1000Ω；导通电阻精度为：±(1％+3)。
6.一种实现权利要求1或2所述基于IP核的电子测量方法的电子测量仪，其包括一绝缘测试鳄鱼夹、电池、专用电源适配器及一表身，其特征在于，所述表身上表面设置显示区域、高压警示区域和控制区域，所述表身内置一电源、一MCU及多个功能控制模块；所述多个功能控制模块包括一电子测量模块、一高压产生模块、一功能切换模块和一A/D转换模块；其中所述电子测量模块通过功能切换模块连接到A/D转换模块后与所述MCU相连；所述MCU及所述高压产生模块直接与所述电源相连；所述电源和所述多个功能控制模块通过各种转换电路和控制电路连接到所述MCU。
7.根据权利要求6所述的电子测量仪，其特征在于，所述表身外置案件与内置电子元件通过各种电路和数据传输线路相连接；所述MCU包括I/O配置、可编程逻辑器件和数据存储器，且通过I2C总线和SPI总线相连接。
8.根据权利要求7所述的三合一多功能电子测量仪，其特征在于，所述可编程逻辑器件内置程序控制软件及模拟电路；所述模拟电路包括数据采集模块、信号输出模块、数字逻辑测试模块及通信接口模块。
9.根据权利要求6所述的电子测量仪，其特征在于，所述显示区域装有一LCD显示器；所述高压警示区域装有两个分色显示的LED高压输出警示灯；所述控制区域设置一控制键盘。
10.根据权利要求9所述的电子测量仪，其特征在于，所述控制键盘包括功能转换键、电压选择键、电源开关键及夜视光开关键；其分别通过连接电路与内置各功能控制模块相连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 523925, Humen Town, Guangdong, Dongguan Applicant after: Uni-Trend Technology (China) Co., Ltd. Address before: 523000 Dong Fang Road, Dong Fang Industrial Zone, north gate, Dongguan, Humen, Guangdong Applicant before: Uni-Trend Technology (Dongguan) Co., Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: UNI-TREND TECHNOLOGY (DONGGUAN) CO., LTD. TO: UNI-TREND TECHNOLOGY (CHINA) CO., LTD. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 523808, No. 6, industrial North Road, Songshan hi tech Industrial Development Zone, Guangdong, Dongguan Patentee after: Uni-Trend Technology (China) Co., Ltd. Address before: 523925, Humen Town, Guangdong, Dongguan Patentee before: Uni-Trend Technology (China) Co., Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 523808 No. 6 industrial North Road, Songshan Lake high tech Industrial Development Zone, Dongguan, Guangdong Patentee after: Uno Technology (China) Limited by Share Ltd Address before: 523808 No. 6 industrial North Road, Songshan Lake high tech Industrial Development Zone, Dongguan, Guangdong Patentee before: Uni-Trend Technology (China) Co., Ltd. |