[发明专利]一种基于FPGA控制的电场测量系统及其使用方法

权利要求书

1.一种基于FPGA控制的电场测量系统，其特征在于，它包括电场传感器、控制电路(11)、温湿度传感器、上位机和手持端，所述的控制电路(11)包括信号采集电路、A/D转换电路、FPGA控制器和flash锁存，所述的手持端还包括报警模块，所述的上位机还包括无线传输模块；所述的上位机与手持端无线连接，所述的上位机、手持端、电场传感器、温湿度传感器、flash锁存和A/D转换电路分别与FPGA控制器双向连接，所述的电场传感器的输出端连接信号采集电路的输入端，所述的信号采集电路的输出端连接A/D转换电路的输入端；

所述的电场传感器还包括一号定子(1)、二号定子(2)、转子(3)、一号感应片(3-1)、二号感应片(3-2)、信号采集系统(4)、电机(5)、电源(6)、电极板(7)、支柱(8)、底座(9)、X轴感应面(x)和Y轴感应面(y)，所述的X轴感应面(x)和Y轴感应面(y)均竖直设于一号定子(1)下面且相互垂直，所述的一号定子(1)、二号定子(2)和转子(3)分别设有镂空(3-3)，所述的一号感应片(3-1)和二号感应片(3-2)分别安装于一号定子(1)和二号定子(2)的镂空位置，所述的一号定子(1)和二号定子(2)交叉重叠放置，保证一号感应片(3-1)与二号感应片(3-2)完全不重合；所述的转子(3)位于两个定子的上方，所述的电极板(7)固定在转子(3)的一侧且随转子(3)运动，所述的一号定子(1)和二号定子(2)均固定在支柱(8)上，所述的支柱固定在底座(9)上，所述的转子(3)与电机(5)轴连接，所述的电机(5)位于底座(9)上，所述的电机(5)的输入端和FPGA控制器的输入端同时连接电源(6)的输出端，所述的信号采集系统(4)与电源(6)双向连接，所述的FPGA控制器的输出端连接信号采集系统(4)的输入端，所述的信号采集系统(4)输出端与信号采集电路连接；

所述的一号定子(1)、二号定子(2)、转子(3)、电极板(7)、X轴感应面(x)的边缘和Y轴感应面(y)的边缘均为绝缘材料。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA控制的电场测量系统，其特征在于，所述的温湿度传感器采用一体化温湿度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA控制的电场测量系统，其特征在于，所述的A/D转换模块采用的是14位的AD转换器。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA控制的电场测量系统，其特征在于，所述的无线传输模块采用RF433无线收发模块组。

5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA控制的电场测量系统，其特征在于，所述的报警模块包括LED灯和蜂鸣器。

6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA控制的电场测量系统，其特征在于，所述的信号采集系统(4)包括型号为AD7895的芯片。

7.根据权利要求1所述的一种基于FPGA控制的电场测量系统的使用方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一：手持端或上位机发射启动信号到FPGA控制器，FPGA控制器接收到启动信号并传输启动控制信号到电场传感器和温湿度传感器；

步骤二：温湿度传感器将采集的温湿度信息传输回FPGA控制器，电场传感器通过三个通道将电场信号传输到信号采集电路；

步骤三：信号采集电路将电场信号整理成模拟信号，模拟信号经过A/D转换电路输出数字信号到FPGA控制器；

步骤四：FPGA控制器将接收到的电场信号和温湿度信号与上位机中存储的数据进行比较，得出电场的测量误差并进行误差纠正；

步骤五：FPGA控制器将纠正后的数据传输到flash锁存进行数据锁存，同时将数据送至上位机进行显示；

步骤六：上位机通过无线传输模块将数据结果发送至手持端，手持端接收到的数据结果超过设定值时，手持端的报警模块启动。

8.根据权利要求7所述的一种基于FPGA控制的电场测量系统的使用方法，其特征在于，在步骤四中，所述的FPGA控制器通过VHDL语言编程实现控制模块与其他各模块之间的控制。

9.根据权利要求7所述的一种基于FPGA控制的电场测量系统的使用方法，其特征在于，在步骤六中，所述的上位机中存储大量温湿度对电场影响的数据，通过采用MATLAB软件，建立神经网络模型，用于分析温湿度与电场大小之间的关系，输出的信号在上位机中进行计算、修正并在LabView显示。