CN113092866A - 一种便携式阻抗测量方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式阻抗测量方法，包括以下步骤：1）采集待测阻抗表面的产品ID，2）采用第一电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算第一检测值；3）若第一检测值超出设定的阈值，则判断该待测阻抗已损坏，并结束测量；否则采用大于第一电流的第二电流给待测阻抗进行激励，计算第二检测值；4）若第二检测值与第一检测值之间的误差维持在5%范围之内，则保留第一检测值作为阻抗值，并结束测量；否则采用大于第二电流的第三电流给待测阻抗进行激励，计算得到第三检测值；5）保留第三检测值作为该待测阻抗的阻抗值，并结束测量，6）将测量的产品ID、测量阻值传递给后台服务器，本发明其检测精度更高、便携可多次测量。

Description

一种便携式阻抗测量方法及装置
技术领域
本发明涉及一种阻抗测量方法及装置，特别涉及一种便携式阻抗测量方法及装置。
背景技术
在现有技术中，检测阻抗，特别是防雷接地装置的阻抗，通常采用微小电流对待测阻抗实现激励，通过欧姆定律来换算其等效电阻值来实现。但随着材料技术和电气装置发展，出现了多种具有复杂特性的接地阻抗装置，此类装置的阻抗需要在较大的电流激励下才能体现。所以，需要一种既可以进行常规阻抗测量也进行特殊阻抗测量的装置。现有技术中公开了一种可实现低压锂电池组供电的阻抗测量方法及装置，其公开号为：CN111965430A，其不足之处在于：测量精度不够、无法实现远程监控。
发明内容
本发明的目的是提供一种便携式阻抗测量方法及装置，其检测精度更高、可实现远程监控。
本发明的目的是这样实现的：一种便携式阻抗测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）通过NFC模块读取待测阻抗表面的产品ID、通过电池管理电路读取电池电荷状态，并将其发送给数字信号控制器；
2）控制锂电池通过电流激励发生电路采用第一电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第一检测值；
3）若计算得到的第一检测值超出设定的阈值，则判断该待测阻抗已损坏，并结束测量；否则采用大于第一电流的第二电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第二检测值；
4）若计算得到的第二检测值与第一检测值之间的误差维持在5%范围之内，则保留第一检测值作为该待测阻抗的阻抗值，并结束测量；否则采用大于第二电流的第三电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第三检测值；
5）保留第三检测值作为该待测阻抗的阻抗值，并结束测量；
6）将测量的产品ID、测量阻值、电池电荷状态实时传递给后台服务器，后台服务器对产品的全生命周期的阻抗变换趋势进行监测，厂家根据发回的数据实时矫正充电电流阶梯之间的斜率。
作为本发明的进一步限定，在第一电流到第二电流、第二电流到第三电流切换采用平滑过渡法，具体方法为：采用I ref[k+1]= I ref [k]+m进行过渡，其中m过渡步长，k为第一电流与第二电流之间、第二电流与第三电流之间切换过程开始后改变电流参考值的次数；切换过程中，m的取值与锂电池电荷状态成正比。
作为本发明的进一步限定，步骤1）在电流激励发生电路输出第一电流给待测阻抗前，先采用电流激励发生电路对待测阻抗进行放电。针对复杂的带有电容性质的接地阻抗装置的测量，提高了测量精度。
一种便携式阻抗测量装置，包括：
NFC模块，用以读取待测阻抗表面的产品ID；
电流激励发生电路，连接锂电池与待测阻抗，用以输出可变电流给待测阻抗；
传感及信号调理电路，用以采集待测阻抗电压和电流，将其发送给数字信号控制器；
电池管理电路，用以采集锂电池的电量；
驱动电路，用以接收数字信号控制器的控制信号，对电流激励发生电路进行控制；
数字信号控制器，用以根据采集到的锂电池电量控制锂电池投入工作或进行充电，通过驱动电路控制电流激励发生电路输出电流激励待测阻抗，并根据检测到的电压和电流计算出阻抗值，再控制电流激励发生电路提升电流后激励待测阻抗；
5G通信模块，用以将测量的产品ID、测量阻值、电池电荷状态实时传递给后台服务器；
后台服务器，用以对产品的全生命周期的阻抗变换趋势进行监测。
作为本发明的进一步限定，所述数字信号控制器的功能还包括：控制锂电池通过电流激励发生电路采用第一电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第一检测值；若计算得到的第一检测值超出设定的阈值，则判断该待测阻抗已损坏，并结束测量；否则采用大于第一电流的第二电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第二检测值；若计算得到的第二检测值与第一检测值之间的误差维持在5%范围之内，则保留第一检测值作为该待测阻抗的阻抗值，并结束测量；否则采用大于第二电流的第三电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第三检测值；保留第三检测值作为该待测阻抗的阻抗值，并结束测量。
作为本发明的进一步限定，所述电流激励发生电路由同步降压变换器拓扑实现，同步降压变换器包括包括第一开关管S1、第二开关管S2、电感L1、第二电容C2和第一电容C1，第二电容C2的两端作为输入端，第一开关管S1和第二开关管S2串联后再第二电容C2并联，电感L1与第一电容C1串联后再与第二开关管S2并联，第一电容C1两端作为输出端；通过数字信号控制器生成PWM信号提供给开关管驱动芯片，由驱动芯片生成两路互补的PWM信号控制第一开关管、第二开关管开通和关断，同时，在电流激励发生电路输出第一电流给待测阻抗前，先闭合第二开关管S2对待测阻抗进行放电，针对复杂的带有电容性质的接地阻抗装置的测量，提高精度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明采用NFC读取待测阻抗表面的产品ID，配合5G模块将产品ID、测量阻值、电池电荷状态实时传递给后台服务器，后台服务器对产品的全生命周期的阻抗变换趋势进行监测，厂家根据发回的数据实时矫正充电电流阶梯之间的斜率，从而进一步提高测量的精度；采用同步式降压电路生成适应于多种负载特性的多阶梯激励电流进行阻抗测量，根据阻抗测量和评估的结果确定是否实施多阶梯电流激励，考虑电池剩余电量，对电流阶梯之间切换斜率进行动态调节；***采集待测阻抗电压和电流计算阻抗值，提高了电池工作的安全可靠性；此装置适用于阻抗检测领域，特别是特性与测量电流相关的非线性阻抗。
附图说明
图1为本发明测量装置示意图。
图2为本发明中电流激励发生电路原理图。
图3为本发明控制框图。
图4为本发明中平滑过渡法示意图。
具体实施方式
如图1-2所示的一种便携式阻抗测量装置，包括：
NFC模块，用以读取待测阻抗表面的产品ID；
电流激励发生电路，连接锂电池与待测阻抗，用以输出可变电流给待测阻抗，电流激励发生电路由同步降压变换器拓扑实现，同步降压变换器包括包括第一开关管S1、第二开关管S2、电感L1、第二电容C2和第一电容C1，第二电容C2的两端作为输入端，第一开关管S1和第二开关管S2串联后再第二电容C2并联，电感L1与第一电容C1串联后再与第二开关管S2并联，第一电容C1两端作为输出端；通过数字信号控制器生成PWM信号提供给开关管驱动芯片，由驱动芯片生成两路互补的PWM信号控制第一开关管、第二开关管开通和关断，同时，在电流激励发生电路输出第一电流给待测阻抗前，先闭合第二开关管S2对待测阻抗进行放电；
传感及信号调理电路，用以采集待测阻抗电压和电流，将其A/D转换后发送给数字信号控制器；
电池管理电路，用以采集锂电池的电量，配合数字信号控制器控制锂电池的投入工作或充电；
驱动电路，用以接收数字信号控制器的控制信号，对电流激励发生电路进行控制，采用FAN73932驱动芯片；
数字信号控制器，用以根据采集到的锂电池电量控制锂电池投入工作或进行充电，通过驱动电路控制锂电池通过电流激励发生电路采用第一电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第一检测值；若计算得到的第一检测值超出设定的阈值，则判断该待测阻抗已损坏，并结束测量；否则采用大于第一电流的第二电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第二检测值；若计算得到的第二检测值与第一检测值之间的误差维持在5%范围之内，则保留第一检测值作为该待测阻抗的阻抗值，并结束测量；否则采用大于第二电流的第三电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第三检测值；保留第三检测值作为该待测阻抗的阻抗值，并结束测量，控制框图如图3所示，其中G (s) 为BUCK电路电流对占空比的小信号模型；H (s) 为电流传感器的传递函数；
5G通信模块，用以将测量的产品ID、测量阻值、电池电荷状态实时传递给后台服务器；
后台服务器，用以对产品的全生命周期的阻抗变换趋势进行监测。
一种便携式阻抗测量方法，包括以下步骤：
1）通过NFC模块读取待测阻抗表面的产品ID、通过电池管理电路读取电池电荷状态，并将其发送给数字信号控制器
1）先控制电流激励发生电路对待测阻抗进行放电（针对复杂的带有电容性质的接地阻抗装置的测量），再控制锂电池通过电流激励发生电路采用第一电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第一检测值；
2）若计算得到的第一检测值超出设定的阈值，则判断该待测阻抗已损坏，红灯提示，并结束测量；否则采用大于第一电流的第二电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第二检测值；
3）若计算得到的第二检测值与第一检测值之间的误差维持在5%范围之内，则保留第一检测值作为该待测阻抗的阻抗值，并结束测量；否则采用大于第二电流的第三电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第三检测值；
4）保留第三检测值作为该待测阻抗的阻抗值，蓝灯显示，从而实现阻抗的精确测量；
6）将测量的产品ID、测量阻值、电池电荷状态实时传递给后台服务器，后台服务器对产品的全生命周期的阻抗变换趋势进行监测，厂家根据发回的数据实时矫正充电电流阶梯之间的斜率。
在0到第一电流、第一电流到第二电流、第二电流到第三电流切换采用平滑过渡法，如图4所示，具体方法为：采用I ref[k+1]= I ref [k]+m，其中m过渡步长，k为切换过程开始后改变电流参考值的次数；切换过程中，m的取值与锂电池电荷状态成正比，例如，k的最大值为预设值k MAX，电流阶梯在Iref1（第一电流）和Iref2（第二电流）之间过渡且I ref1<I ref2，则其满足约束关系I ref2=I ref1+m·k MAX，切换过程中，改变电流参考值的时间间隔大于10个控制周期；在切换过程中每个步长过渡时，还会对阻抗进行计算，若计算值与平滑过渡切换前的计算值的误差维持在5%范围之内，则保留电流阶梯切换之前的值，提前退出测量流程以节约电池能量，该方案解决了如果电池电量不足，使得阶跃型输出激励电流会使供电端电池端电压突降，导致***供电崩溃，从而使得测量失败，所以SOC越低切换过程越慢、m越小，反之切换过程越快、m越大；另外长时间大电流输出测量会造成电池电量不必要损失，降低装置的有效使用时间。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种便携式阻抗测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）通过NFC模块读取待测阻抗表面的产品ID、通过电池管理电路读取电池电荷状态，并将其发送给数字信号控制器；
2）控制锂电池通过电流激励发生电路采用第一电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第一检测值；
3）若计算得到的第一检测值超出设定的阈值，则判断该待测阻抗已损坏，并结束测量；否则采用大于第一电流的第二电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第二检测值；
4）若计算得到的第二检测值与第一检测值之间的误差维持在5%范围之内，则保留第一检测值作为该待测阻抗的阻抗值，并结束测量；否则采用大于第二电流的第三电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第三检测值；
5）保留第三检测值作为该待测阻抗的阻抗值，并结束测量；
6）将测量的产品ID、测量阻值、电池电荷状态实时传递给后台服务器，后台服务器对产品的全生命周期的阻抗变换趋势进行监测。
2. 根据权利要求1所述的一种便携式阻抗测量方法，其特征在于，在第一电流到第二电流、第二电流到第三电流切换采用平滑过渡法，具体方法为：采用I ref[k+1]= I ref [k]+m进行过渡，其中m过渡步长，k为第一电流与第二电流之间、第二电流与第三电流之间切换过程开始后改变电流参考值的次数；切换过程中，m的取值与锂电池电荷状态成正比。
3.根据权利要求1所述的一种便携式阻抗测量方法，其特征在于，步骤1）在电流激励发生电路输出第一电流给待测阻抗前，先采用电流激励发生电路对待测阻抗进行放电。
4.一种便携式阻抗测量装置，其特征在于，包括：
NFC模块，用以读取待测阻抗表面的产品ID；
电流激励发生电路，连接锂电池与待测阻抗，用以输出可变电流给待测阻抗；
传感及信号调理电路，用以采集待测阻抗电压和电流，将其发送给数字信号控制器；
电池管理电路，用以采集锂电池的电量；
驱动电路，用以接收数字信号控制器的控制信号，对电流激励发生电路进行控制；
数字信号控制器，用以根据采集到的锂电池电量控制锂电池投入工作或进行充电，通过驱动电路控制电流激励发生电路输出电流激励待测阻抗，并根据检测到的电压和电流计算出阻抗值，再控制电流激励发生电路提升电流后激励待测阻抗；
5G通信模块，用以将测量的产品ID、测量阻值、电池电荷状态实时传递给后台服务器；
后台服务器，用以对产品的全生命周期的阻抗变换趋势进行监测，厂家根据发回的数据实时矫正充电电流阶梯之间的斜率。
5.根据权利要求4所述的一种便携式阻抗测量装置，其特征在于，所述数字信号控制器的功能还包括：控制锂电池通过电流激励发生电路采用第一电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第一检测值；若计算得到的第一检测值超出设定的阈值，则判断该待测阻抗已损坏，并结束测量；否则采用大于第一电流的第二电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第二检测值；若计算得到的第二检测值与第一检测值之间的误差维持在5%范围之内，则保留第一检测值作为该待测阻抗的阻抗值，并结束测量；否则采用大于第二电流的第三电流给待测阻抗进行激励，并检测其反馈电压，计算得到第三检测值；保留第三检测值作为该待测阻抗的阻抗值，并结束测量。
6.根据权利要求5所述的一种便携式阻抗测量装置，其特征在于，所述电流激励发生电路由同步降压变换器拓扑实现，同步降压变换器包括包括第一开关管S1、第二开关管S2、电感L1、第二电容C2和第一电容C1，第二电容C2的两端作为输入端，第一开关管S1和第二开关管S2串联后再第二电容C2并联，电感L1与第一电容C1串联后再与第二开关管S2并联，第一电容C1两端作为输出端；通过数字信号控制器生成PWM信号提供给开关管驱动芯片，由驱动芯片生成两路互补的PWM信号控制第一开关管、第二开关管开通和关断，同时，在电流激励发生电路输出第一电流给待测阻抗前，先闭合第二开关管S2对待测阻抗进行放电。
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