[实用新型]一种不受谐波影响的伏安相位表

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电工测量仪表，具体地说是测量电参数的伏安相位表。

背景技术

目前使用较为普遍的SMG2000等传统的双钳伏安相位表，是继电保护工、校表工和线路装修工的通用测量工具。该仪表相位测量部分的电路结构如图1所示，主要由两路放大器、两路比较器、相位差识别、A/D转换器和微控制器组成。该仪表需要硬件电路来识别相位的信号，其测量相位的原理是，两路输入信号IN1和IN2，分别经过放大器和比较器识别出信号的过零点，即将信号以零点为边沿转换成矩形波，信号的正半周为矩形波的高电平，信号的负半周为矩形波的低电平。两路矩形波相邻下降沿之间的时间差为两路信号的相位差；然后由相位差识别电路将时间形式的相位差转化为模拟形式的电压值；再由处理器通过A/D转换器采集电压信号，通过转换得到信号的相位差值。即，该电路测量相位的关键是使用硬件电路中的比较器来识别两路信号的过零点。在输入信号为标准正弦波时，过零点识别不会有问题，但是，当输入信号中谐波含量较大时，信号的过零点会发生偏移，严重时会在半个周期内出现多个过零点，导致该电路无法正确测量相位。故此，传统的双钳伏安相位表在谐波影响严重时，无法准确测量信号的相位。

发明内容

本实用新型的目的在于改进传统仪表存在的不足，提供不受谐波影响的伏安相位表。

本实用新型是这样实现的：主要由互感器、I/V转换器、可编程放大器、A/D转换器、微控制器和液晶屏构成。互感器用来转换信号，将被测的电压或电流信号按一定的比例转换为电流信号，并使被测信号与转换后的信号电气隔离，该互感器也可以用电阻来代替；I/V转换器，用来将互感器输出的电流信号转化为电压信号；可编程放大器由放大器与数字电位器构成，用来放大输入信号，使之满足A/D转换后计算精度的要求；微控制器负责控制可编程放大器的增益调节和A/D转换器进行信号采集，还用于计算输入信号频率、控制采样频率和计算相位；最后由液晶屏显示处理结果。

本实用新型的工作原理是：两路被测信号经过各自的互感器后，通过I/V转换器将电流信号转换为电压信号，然后使用可编程放大器进行放大；再由微控制器控制A/D转换器分别对两路放大后的信号进行采样、计算，得到两路信号的频率和可编程放大器的增益设置值；随后由微控制器改变两路可编程放大器的增益，并再次控制A/D转换器分别对两路放大后的信号进行采样；最后微控制器采用快速傅立叶变换方法对采样值进行处理，得到两路信号的相位差值。

微控制器涉及到的特殊算法说明：

1.频率算法推导过程。

考虑被测周期信号x(t)不含谐波情况下如何由一组采样数据计算出它的实际频率f₀。假设x(t)为正弦波，即x(t)＝sin(2πf₀t+θ)。如果已知被测频率f0约等于某个确定的频率f，即f₀＝f+Δf，|Δf|＜f₀，令

T＝1/f    ①

R=∫-T/2T/2x(t)sin(2πft)dt]]>②