CN205280810U - 测量装置 - Google Patents

Abstract

一种测量装置，包括：输入单元，其配置为接收来自外部的输入信号；至少一个主模数转换器，其用于检测其输入信号的幅值是否超出预定范围；辅助模数转换器，其配置为接收来自所述输入单元的输出信号，用于检测来自外部的输入信号是否超出电路限制信号；运算控制单元，其配置为连接到所述主模数转换器和所述辅助模数转换器，其中，基于所述主模数转换器的检测结果和所述辅助模数转换器的检测结果，所述运算控制单元确定所述测量装置的量程范围是否过载。

Description

测量装置

技术领域

本申请总体上涉及测量装置，更具体地，涉及具有检测量程转换过载的功能的测量装置。

背景技术

测量装置(如数字万用表，DigitalMulti-meter)具有测量电压和电流的功能，并能够测量交流信号、直流信号或其两者。然而，对于包括直流信号和交流信号的混合信号而言，在输入信号的幅值已经超过电源供给等情况下，将会出现测量电路饱和的问题。在这种测量期间，将会导致错误的自动量程转换和读数。对此，出于应用的需要，一种方法可以仅通过低通滤波器衰减交流信号以仅得到直流信号，另一种方法可以在测量电路前进行交流耦合以阻挡DC信号。然而，这两种方法都不能识别出正确的信号读数。现有技术中的数字万用表提供了关于交流和直流信号的判断，其中一个模数转换器用于混合信号的这种应用。然而，这种方法使得测量速度将会在很大程度上降低。双模数转换器结构可以独立地测量DC和AC信号，但是其具有更高的功耗和成本。另外，对于超过预定峰值因数的输入信号而言，即使其在频带内也仍然会出现错误的量程转换。

实用新型内容

针对于混合信号测量的问题，期望提供一种测量装置，其能够在不影响测量速度或功耗成本的情况下判断出量程转换的过载，使获得正确的读数。

根据本公开的一方面，提供了一种测量装置，其包括：输入单元101，其配置为接收来自外部的输入信号；至少一个主模数转换器(106)，其用于检测其输入信号的幅值是否超出预定范围；辅助模数转换器(107)，其配置为接收来自所述输入单元101的输出信号，用于检测来自外部的输入信号是否超出电路限制信号V_CL；运算控制单元(109)，其配置为连接到所述主模数转换器(106)和所述辅助模数转换器107，其中，基于所述主模数转换器(106)的检测结果和所述辅助模数转换器107的检测结果，所述运算控制单元(109)确定所述测量装置的量程范围是否过载。

根据一实施例，在测量装置中，所述辅助模数转换器107可以相比所述主模数转换器(106)具有更快的采样速率和更宽的幅值范围，并且所述辅助模数转换器(107)可以每隔预定时间间隔(PI)对来自所述输入单元(101)的输出信号进行多次采样，以确定是否存在至少一个采样结果超过电路限制信号V_CL。

根据另一实施例，在测量装置中，当所述辅助模数转换器(107)确定出存在至少一个采样结果超过电路限制信号V_CL时，在确定所述主模数转换器(106)中存在预定延时时段的情况下，确定出所述测量装置的量程范围存在过载；在确定所述主模数转换器(106)中不存在预定延时时段的情况下，基于所述主模数转换器(106)的检测结果确定所述测量装置的量程范围是否存在过载。

根据又一实施例，在测量装置中，当所述辅助模数转换器(107)确定没有采样结果超过电路限制信号V_CL时，基于所述主模数转换器(106)的检测结果确定所述测量装置的量程范围是否存在过载。

根据本公开的另一方面，所述测量装置可以还包括：交流-直流转换器(102)，其配置为接收来自所述输入单元(101)的输出信号；路径切换单元(105)，其配置为连接到所述输入单元(101)与所述交流-直流转换器(102)，用于将来自所述输入单元(101)的输出信号和来自所述交流-直流转换器(102)的输出信号选择性地切换到所述主模数转换器(106)作为其输入信号；频率测量单元(103)，其连接到所述输入单元(101)和所述运算控制单元(109)，用于测量来自所述输入单元(101)的输出信号的频率。

根据再一实施例，在所述测量装置中，所述辅助模数转换器(107)处于所述运算控制单元(109)的外部，或者与所述运算控制单元(109)集成在一起。

在上述实施例中，所述测量装置可以是万用表。另外，所述主模数转换器(106)可以具有50Hz或60Hz的常模抑制比(NormalModeRejectionRatio)或串模抑制比(SeriesModeRejectionRatio)，或利用外部滤波器。此外，所述运算控制单元(109)可以以轮询的方式处理所述主模数转换器(106)的检测结果和所述辅助模数转换器(107)的检测结果。而且，所述预定延时时段可以为大于所述模数转换器(106)的测量周期的倍数的时段。

通常采用本公开实施例的这种测量装置结构，能够具有更快的采样速率进行关于电路限制的信号的检测，并且运算单元可以判断输入信号是否超过自动量程调整的电路限制。因此，对于测量速率没有影响，并且不会有更大的功耗或成本。此外，在直流信号测试期间能够检测到超过电路限制的交流信号，并且提高了要施加的正确范围，因此具有尽可能的安全性提醒。

附图说明

当结合附图阅读时，示例实施例根据以下具体实施方式得到最佳地理解。要强调的是，各个特征并非一定按比例绘制。实际上，为了讨论的清楚性，尺寸可以任意增加或减少。只要适用和可行，相同的附图标记就指代相同的要素。

图1a是示出根据本公开一实施例的测量装置的电路结构的示图。

图1b是示出根据本公开另一实施例的测量装置的电路结构的示图。

图2a是示出图1a中所示测量装置的工作原理的示图。

图2b是示出图1a中所示测量装置的工作原理的示图。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，为了解释而非限制的目的，阐述公开了特定细节的示例实施例，以提供对于根据本教导的实施例的透彻理解。然而，对于已受益于本公开的本领域普通技术人员明显的是，根据本教导的脱离在此公开的特定细节的其它实施例仍然在所附权利要求的范围内。此外，可以省略公知装置和方法的描述，以便不会使得示例性实施例的描述模糊。这些方法和装置显然在本教导的范围内。

在此使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制。除了所定义的术语的技术含义和科学含义之外，所定义的术语如同本教导的技术领域中通常理解和接受的那样。

如说明书和权利要求书中使用的那样，术语“一”、“一种”和“所述”包括单数和复数指代，除非上下文另外清楚地指明。因此，例如，“一种设备”包括一个设备或多个设备。

以下参照附图，详细描述本公开的实施方式。

图1a是示出根据本公开一实施例的测量装置的电路结构的示图。

图1a所示的测量装置可以包括输入单元101，其配置为接收来自外部的输入信号，并具有直流耦合路径或交流耦合路径；至少一个主模数转换器106，其用于检测其输入信号的幅值是否超出预定范围；辅助模数转换器107，其配置为接收来自所述输入单元101的输出信号，用于检测来自外部的输入信号是否超出电路限制信号V_CL；运算控制单元109，其配置为连接到所述主模数转换器106和所述辅助模数转换器107，其中，基于所述主模数转换器106的检测结果和所述辅助模数转换器107的检测结果，所述运算控制单元109确定所述测量装置的量程范围是否过载。其中，所述辅助模数转换器107处于所述运算控制单元109的外部，或者与所述运算控制单元109集成在一起(如图1b所示)。

根据一实施例，所述辅助模数转换器107相比所述主模数转换器106具有更快的采样速率和更宽的幅值范围，并且所述辅助模数转换器107每隔预定时间间隔PI对来自所述输入单元101的输出信号进行多次采样，以确定是否存在至少一个采样结果超过电路限制信号V_CL。

在该实施例中，当所述辅助模数转换器107确定出存在至少一个采样结果超过电路限制信号V_CL时，在确定所述主模数转换器106中存在预定延时时段的情况下，确定出所述测量装置的量程范围存在过载；在确定所述主模数转换器106中不存在预定延时时段的情况下，基于所述主模数转换器106的检测结果确定所述测量装置的量程范围是否存在过载。

根据另一实施例，当所述辅助模数转换器107确定没有采样结果超过电路限制信号V_CL时，基于所述主模数转换器106的检测结果确定所述测量装置的量程范围是否存在过载。

根据另一实施例，测量装置可以还包括：交流-直流转换器102，其配置为接收来自所述输入单元101的输出信号，并将AC信号转换为DC信号；路径切换单元105，其配置为连接到所述输入单元101与所述交流-直流转换器102，用于将来自所述输入单元101的输出信号和来自所述交流-直流转换器102的输出信号选择性地切换到所述主模数转换器106作为其输入信号；频率测量单元103，其连接到所述输入单元101和所述运算控制单元109，用于测量来自所述输入单元101的输出信号的频率；显示器，其可以是LCD显示器、OLED显示器等，用于显示测量结果和设置状态；键盘及旋盘扫描，其用于检测按键及测量位置。

在上述实施例中，所述主模数转换器106用于直流信号的测量，其具有内置的50/60HzNMRR能力，或者具有外部滤波器用于50/60HzNMRR能力。另外，图1a中所示的主模数转换器106可以不限于一个，而是也可以为多个。

此外，在图1a所示的测量装置中，由于辅助模数转换器(107)可以相比于主模数转换器(106)具有更快的采样速率和更宽的幅值范围，因此能够涵盖线路限制。另外，所述辅助模数转换器(107)可以由运算控制单元按预定时间间隔(PI)定期地加以轮询，预定时间间隔(PI)可以为比辅助模数转换器的测量周期整数倍数更长的时间。其中，在每个预定时间间隔(PI)中，运算控制单元将会获取SCD(SpecifiedContinuousDetection，预定连续检测)，并且预定延时时段(SpecifiedDelayPeriod，预定延迟周期)内的任何一个“OCL”将会被保持，并且初始化预定延迟时间(预定延时时段)。如果在指定的SCD后没有OCL，则将之前的OCL仍然保持在预定延时时段内。OCL的标示图状态将会在直到时间达到预定延时时段为止而更新。

接下来参照图2a和图2b，说明图1a中所示测量装置的工作原理。

在图2a和图2b中，A-A/D表示辅助模数转换器，SDP表示预定延迟时段，N_SDP表示SDP的整数倍时段，SCD表示预定连续检测，N_SCD表示SCD的整数倍检测时段，V_CL表示电路限制信号，OCL表示超过电路限制，OL为表示过载的标示符。

首先参照图2a，其示出图1a中所示测量装置中的辅助模数转换器的工作原理的示图。

如图2a所示，辅助模数转换器按照预定时间间隔PI检测来自外部的输入信号是否超出电路限制信号OCL检测。

首先，向辅助模数转换器赋予表示要预定连续检测SCD的初始值。接着，在辅助模数转换器的信号检测结束后，检测是否至少一个来自外部的输入信号超出电路限制信号V_CL。当确定存在至少一个来自外部的输入信号超出电路限制信号V_CL时，将标志位OCL置位并保持，并且初始化关于预定延时时段的处理。当在预定连续检测内确定来自外部的输入信号都未超出电路限制信号V_CL时，则将先前的“OCL”保持在预定延时时段SDP内。

也就说是，在每个预定时间间隔PI中，运算控制单元捕捉SCD，并且在捕捉SCD期间检测到任何的OCL都会予以保持，并初始化预定延时时段。另一方面，当在整个SCD期间没有检测到来自外部的输入信号超出电路限制信号，则在预定延时时段内仍然保持前一个OCL的标示符。直到时间达到预定延时时段为止，此时更新OCL的标示符状态。

基于辅助模数转换器执行的OCL检测，可以得到是否存在来自外部的输入信号超出电路限制信号V_CL。

接下来参照图2b，描述主模数转换器的转换结束时执行的过载判断的示例。

在进行过载判断处理中，在确定所述主模数转换器106中不存在预定延时时段SDP的情况下，将之前保持的OCL的状态清零，并依据所述主模数转换器106检测到的其输入信号的幅值是否超出预定范围来确定所述测量装置的量程范围是否过载。当主模数转换器的检测结果为输入信号的幅值超出预定范围时，确定所述测量装置的量程范围过载。而当主模数转换器的检测结果为输入信号的幅值未超出预定范围时，确定所述测量装置的量程范围未过载。

另一方面，当确定所述主模数转换器106中存在预定延时时段SDP的情况下，根据先前保持的OCL状态进行判断。当先前保持的OCL状态为清零状态即，OCL＝0时，此时如上所述那样，依据所述主模数转换器106检测到的其输入信号的幅值是否超出预定范围来确定所述测量装置的量程范围是否过载。而当先前保持的OCL状态为置位状态即，OCL＝1时，此时，确定所述测量装置的量程范围过载。

通常上述主模数转换器106和辅助模数转换器107的检测结果和相应的状态，可以判断出测量装置的量程范围是否过载，同时对于测量速率没有影响，并且不会有更大的功耗或成本。

以上以示例的方式描述了本公开的实施例。然而，本公开的实施例不限于此，在此所描述的包括图1a、图1b、图2a和图2b中的各个模块和各个操作的实施例可以存储在非瞬时计算机可读介质上和/或由一个或多个处理设备执行。可以使用软件、固件、硬引线逻辑电路或其组合通过计算机处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其组合来实现处理设备。具体地，各组成部分可以构建为硬件、固件或软件架构的任何组合，并且可以包括其自身的存储器(例如非易失性存储器)，用于存储允许其执行各个功能的可执行软件/固件可执行代码。在实施例中，例如，运算控制单元可以包括例如运行操作***的中央处理单元(CPU)。

根据当前公开的主题提供的示例性实施例包括但不限于以下实施方案：

1.一种测量装置，包括：

输入单元101，其配置为接收来自外部的输入信号；

至少一个主模数转换器106，其用于检测其输入信号的幅值是否超出预定范围；

辅助模数转换器107，其配置为接收来自所述输入单元101的输出信号，用于检测来自外部的输入信号是否超出电路限制信号V_CL；

运算控制单元109，其配置为连接到所述主模数转换器106和所述辅助模数转换器107，

其中，基于所述主模数转换器106的检测结果和所述辅助模数转换器107的检测结果，所述运算控制单元109确定所述测量装置的量程范围是否过载。

2.如实施方案1所述的测量装置，其中，

所述辅助模数转换器107相比所述主模数转换器106具有更快的采样速率和更宽的幅值范围，并且

所述辅助模数转换器107每隔预定时间间隔对来自所述输入单元101的输出信号进行至少一次预定连续检测SCD，以确定是否存在至少一个检测结果超过电路限制信号V_CL。

3.如实施方案2所述的测量装置，其中，当所述辅助模数转换器107确定出存在至少一个采样结果超过电路限制信号V_CL时，

在确定所述主模数转换器106中存在预定延时时段SPD的情况下，确定出所述测量装置的量程范围存在过载；

在确定所述主模数转换器106中不存在预定延时时段的情况下，基于所述主模数转换器106的检测结果确定所述测量装置的量程范围是否存在过载。

4.如实施方案2所述的测量装置，其中，当所述辅助模数转换器107确定没有采样结果超过电路限制信号V_CL时，基于所述主模数转换器106的检测结果确定所述测量装置的量程范围是否存在过载。

5.如实施方案1-4中任一项所述的测量装置，还包括：

交流-直流转换器102，其配置为接收来自所述输入单元101的输出信号；

路径切换单元105，其配置为连接到所述输入单元101与所述交流-直流转换器102，用于将来自所述输入单元101的输出信号和来自所述交流-直流转换器102的输出信号选择性地切换到所述主模数转换器106作为其输入信号；

频率测量单元103，其连接到所述输入单元101和所述运算控制单元109，用于测量来自所述输入单元101的输出信号的频率。

6.如实施方案1-4中任一项所述的测量装置，其中，所述辅助模数转换器107处于所述运算控制单元109的外部，或者与所述运算控制单元109集成在一起。

7.如实施方案1-4中任一项所述的测量装置，其中，所述测量装置是万用表。

8.如实施方案1-4中任一项所述的测量装置，其中，所述主模数转换器106具有50Hz或60Hz的常模抑制比或串模抑制比，或利用外部滤波器。

9.如实施方案1-4中任一项所述的测量装置，其中，所述运算控制单元109以轮询或中断的方式处理所述主模数转换器106的检测结果和所述辅助模数转换器107的检测结果。

10.如实施方案1所述的测量装置，其中，所述预定延时时段为大于所述模数转换器106的测量周期的倍数的时段。

本领域技术人员应理解，根据本教导的很多变形是可能的，并且仍在所附权利要求的范围内。在这里审阅说明书、附图和权利要求后，这些和其它变形对于本领域技术人员将变得清楚。因此，除了所附权利要求的精神和范围以外，本发明并不受限。

Claims (10)

1.一种测量装置，其特征在于包括：

输入单元(101)，其配置为接收来自外部的输入信号；

至少一个主模数转换器(106)，其用于检测其输入信号的幅值是否超出预定范围；

辅助模数转换器(107)，其配置为接收来自所述输入单元(101)的输出信号，用于检测来自外部的输入信号是否超出电路限制信号V_CL；

运算控制单元(109)，其配置为连接到所述主模数转换器(106)和所述辅助模数转换器(107)，

其中，基于所述主模数转换器(106)的检测结果和所述辅助模数转换器(107)的检测结果，所述运算控制单元(109)确定所述测量装置的量程范围是否过载。

2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，

所述辅助模数转换器(107)相比所述主模数转换器(106)具有更快的采样速率和更宽的幅值范围，并且

所述辅助模数转换器(107)每隔预定时间间隔对来自所述输入单元(101)的输出信号进行至少一次预定连续检测，以确定是否存在至少一个检测结果超过电路限制信号V_CL。

3.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于，当所述辅助模数转换器(107)确定出存在至少一个采样结果超过电路限制信号V_CL时，

在确定所述主模数转换器(106)中存在预定延时时段的情况下，确定出所述测量装置的量程范围存在过载；

在确定所述主模数转换器(106)中不存在预定延时时段的情况下，基于所述主模数转换器(106)的检测结果确定所述测量装置的量程范围是否存在过载。

4.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于，当所述辅助模数转换器(107)确定没有采样结果超过电路限制信号V_CL时，基于所述主模数转换器(106)的检测结果确定所述测量装置的量程范围是否存在过载。

5.如权利要求1-4中任一项所述的测量装置，其特征在于还包括：

交流-直流转换器(102)，其配置为接收来自所述输入单元(101)的输出信号；

路径切换单元(105)，其配置为连接到所述输入单元(101)与所述交流-直流转换器(102)，用于将来自所述输入单元(101)的输出信号和来自所述交流-直流转换器(102)的输出信号选择性地切换到所述主模数转换器(106)作为其输入信号；

频率测量单元(103)，其连接到所述输入单元(101)和所述运算控制单元(109)，用于测量来自所述输入单元(101)的输出信号的频率。

6.如权利要求1-4中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述辅助模数转换器(107)处于所述运算控制单元(109)的外部，或者与所述运算控制单元(109)集成在一起。

7.如权利要求1-4中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置是万用表。

8.如权利要求1-4中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述主模数转换器(106)具有50Hz或60Hz的常模抑制比或串模抑制比，或利用外部滤波器。

9.如权利要求1-4中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述运算控制单元(109)以轮询或中断的方式处理所述主模数转换器(106)的检测结果和所述辅助模数转换器(107)的检测结果。

10.如权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述预定延时时段为大于所述模数转换器(106)的测量周期的倍数的时段。