[发明专利]一种剩余电压信号采集和处理方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于模拟信号采集和处理领域，更具体地，涉及一种剩余电压采集信号的数据处理方法。

本发明的申请人于2012年3月23日申请的实用新型专利ZL201220115265.2的全文被在此引用作为参考。

背景技术

随着智能仪器和智能控制技术的发展，家用电器的电子化进程也随之不断加深，而电子化设计会使用电容、电感等储能器件，如果电源回路中储能器件容量足够的大，电阻阻值也足够的大，那么，产生的剩余电压将会引起触电安全事故。

为了保护消费者、操作者或他人的人身安全，防止在断电瞬间触及带电部件而发生危险，电器产品安全检测需要对此项指标进行测试、考核。因此各类基于电路控制的剩余电压检测装置应运而生。

经过检索发现，现有技术中，申请号为CN200920300299.7的实用新型专利公开了一种剩余电压高精度测量装置，设置了控制系统，控制系统连接相位监测模块和测量单元，相位监测模块和测量单元分别连接被测器件。利用相位监测模块监测测量回路的电压，通过电子的方式实现峰值电压判断，并在峰值时断开测试电源电压，并且根据测量标准，在测试前设定测量延时值，在延时之后测量单元读取电压值。该实用新型避开了传统的测量方式所带来的阻抗问题，并且电子计时准确，电压值读取精准，实现对电器产品剩余电压的高精度测量。

申请号为CN201220115265.2的实用新型专利公开了一种剩余电压检测电路，包括相位检测电路，其输入端连接电源回路，输出端连接控制器；控制器，其输入端连接相位检测电路、电压采集电路和电源回路，其输出端连接断电电路；断电驱动电路，其输入端连接所述控制器，输出端连接断电电路；断电电路，其输入端连接电源回路和断电驱动电路，其输出端连接断电执行元件；和电压采集电路，其输入端连接被测器件的电源端和控制器，其输出端连接控制器。该实用新型的剩余电压检测电路采用控制器系统控制，不受输入阻抗的影响，因此测量数据精度高，且测量操作简单。

申请人发现：在实际的剩余电压检测过程中，测量回路的输入阻抗会对电压的测量带来致命的影响，为了能够准确的测量，测量单元完成测量必须要快速，然而测量电路稳态的建立需要时间且其过度过程会产生电磁骚扰，同时测量电路的输入阻抗会影响电压的衰减曲线等众多因素导致采集值不确定度增大而影响测量的可靠性。上述现有技术尚无正面解决高精度可靠检测的方案。

为了有助于更好地理解本发明的技术方案，下面对最小二乘法加以简单介绍：最小二乘法（又称最小平方法）是一种数学优化技术，它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便的求得位置的数据，并使得这些求得的数据与实际的数据之间误差的平方和最小。最小二乘法一般用于曲线拟合和直线拟合，在利用最小二乘法实现曲线拟合时，能够很好地拟合有序对，并且有很好的数学理论支持和很高的精确度。

最小二乘法的基本思想：给定一组实验数据，这些数据往往是有序数对，根据误差平方和最小化原则，找出这些数据的最佳函数匹配。

最小二乘法的数学原理为：给定一组数据X_i，设其经验方程为F(x)，方程中含有一些待定系数a_n。将X_i代入方程求差X_i-F(x)，为了考虑整体的误差，可以取平方和，之所以要平方是考虑到误差正负直接相加可以相互抵消，所以记误差为：

e=∑(X_i-F(x_i))²

通过求e的极小值可以求出a_n，从而求出该组数据的最佳拟合函数，该函数误差平方和最小。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，需要设计一套合理有效的剩余电压采集值的数据处理算法提高数据的精度和可靠性。为此，本发明提出了一种剩余电压采集信号的数据处理方法和系统。其中，利用最小二乘法实现指数曲线拟合，对观测到的有序对进行建模，从而实现对数据的优化。

根据本发明的一方面，提供了一种剩余电压信号采集和处理方法，包括如下步骤：

（1）初始化设置，包括初始化串口通信参数、相位延时标志位和测量标志位；

（2）设置待采样电压信号的采样方式和采样时间间隔；

（3）从上位机获得电压检测控制指令，并进行指令解析；