专利名称：电容电感测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力设备测试技术领域的测试仪，尤其是适用于配电系统使用的电容电感测试仪。
背景技术：
目前随着电网建设的快速发展，无功补偿装置大量应用，还有变电站用并联电容器大量应用，为了在大修过程中巡检无功无偿装置和电容器设备的状态，迫切需要能准确检测这些设备的测试仪器，本实用新型就是在这种背景下设计产生的。
发明内容电容电感测试仪，本实用新型由变频电源、采样滤波模块、运放模块、DSP模块、AD 采样模块依序连接构成，其中变频电源和AD采样模块还分别与ARM模块连接，ARM模块还与运放模块连接。本实用新型变频电源采用交直交变换技术，最终输出3路不同频率，其中有1种为工频的交流信号。本实用新型运放模块设置为3级放大电路，其中第一级放大电路采用AD公司专用高精密仪器运放AD620，对微弱信号进行10倍放大，电阻值Rl为5. Ik欧姆；第二级放大电路采用可编程增益放大芯片PGA204和数字电位器AD5160组成的一个程控放大器；第三级放大电路主要通过精密可调电位器对放大增益进行微调，以减小偏差，放大电路采用AD826 芯片，电阻R3采用200k欧姆的可调电阻对增益进行微调。本实用新型AD采样模块采用AD7657芯片，该芯片包含6个14-bit、快速、低功耗同步采样双极性逐次逼近(SAR)型ADC。本实用新型ARM模块采用LPC2132芯片，LPC2132 CPU是Philips公司的基于 ARM7TDMI-S核的精简指令系统的32位高速处理器。本实用新型最终被测阻抗采用3个不同频率测量值的平均值，简单、有效地减小测试仪的误差。本实用新型的主要原理为变频电源输出3路不同频率(其中有1种为工频)的电压信号，其中一路通过采样滤波模块转换为电压信号，一路输出到ARM模块内保存起来，电压信号经过运放模块进行放大操作，然后通过DSP模块的傅里叶变换将电压分解为实部电压和虚部电压，实部电压为被测阻抗Zx的有功分量，虚部电压为被测阻抗Zx的无功分量， 两个电压通过AD采样芯片转换为数字信号，最后ARM模块计算得到阻抗Zx的大小。


图1为本实用新型结构示意图；图2为运放模块结构图；图3为第一级放大电路；图4为第三级放大电路图；图5为ARM模块结构图。[0015]具体实施方式
电容电感测试仪，如图1，本实用新型由变频电源、采样滤波模块、运放模块、DSP 模块、AD采样模块依序连接构成，其中变频电源和AD采样模块还分别与ARM模块连接， ARM模块还与运放模块连接。本实用新型变频电源采用交直交变换技术，最终输出3路不同频率，其中有1种为工频的交流信号。如图2，本实用新型运放模块设置为3级放大电路，其中第一级放大电路如图3所示，采用AD公司专用高精密仪器运放AD620，对微弱信号进行10倍放大，电阻值Rl为5. Ik 欧姆；第二级放大电路采用可编程增益放大芯片PGA204和数字电位器AD5160组成的一个程控放大器；第三级放大电路如图4所示，通过精密可调电位器对放大增益进行微调，以减小偏差，放大电路采用AD826芯片，电阻R3采用200k欧姆的可调电阻对增益进行微调。本实用新型AD采样模块采用AD7657芯片，该芯片包含6个14-bit、快速、低功耗同步采样双极性逐次逼近(SAR)型ADC。如图5，本实用新型ARM模块采用LPC2132芯片，LPC2132 CPU是Philips公司的基于ARM7TDMI-S核的精简指令系统的32位高速处理器。本实用新型最终被测阻抗采用3个不同频率测量值的平均值，简单、有效地减小测试仪的误差。变频电源采用交直交变换技术，最终输出3路不同频率(其中有1种为工频)的交流信号，如25Hz、50Hz、IOOHz，同时输出3路电压信号，在ARM模块计算过程中就有3种不同频率的阻抗值，然后求其平均值，这种方法可简单、有效地提高精度，避免工频干扰的影响。采样滤波模块包括采样和滤波两部分，采样部分主要采用精密电阻将电流信号转化为电压信号，滤波部分主要滤除直流等动态干扰杂波。运放模块为了减小设计的复杂度以及增强系统的稳定性，使用可编程增益放大芯片PGA204，它的放大倍数分别为1、10、100、1000倍，完全可以满足要求。其中运放模块包括 3级放大电路，其中第一级放大电路采用AD公司专用高精密仪器运放AD620，特别适合放大传感器信号，对微弱信号进行10倍放大。在第一级放大电路中Cl、C2为滤波电容，提高芯片的稳定性，Rl采用5. Ik欧姆的电阻使整个第一级放大电路放大倍数在10倍左右。第二级放大电路采用可编程增益放大芯片PGA204和数字电位器AD5160组成的一个程控放大器。虽然增益可调，但在实际运行过程中发现实际放大倍数与理论放大倍数之间有一定的偏差，因而还需进行第三级放大。见图4，第三级放大电路主要通过精密可调电位器对放大增益进行微调，以减小偏差，放大电路采用AD826芯片。AD采样模块采用AD7657芯片，该芯片包含6个14-bit、快速、低功耗同步采样双极性逐次逼近(SAR)型ADC。AD7657芯片包含一个低噪声、宽带、跟踪保持放大器，可处理输入频率高达8 MHz信号。AD7657带有高速并行接口和串行接口，从而允许该器件与微处理器或DSP连接。ARM模块采用 LPC2132 芯片，LPC2132 CPU 是Philips 公司推出的基于ARM7TDMI-S 核的精简指令系统的32位高速处理器。它的工作电压为3. 3V，内核ARM7TDMI-S的工作电压仅为2. 5V，大大降低了芯片的功耗。[0029]计算方法如下变频电源输出3个频率(其中1个频率为工频)的电压信号U1、U2、 U3，经过被测阻抗得到三个电流信号II、12、13，经过测量得到对应三个频率的阻抗Z1、Z2、 Z3，最终阻抗为(Zl+Z2+Z3)/3，这种方法得到的测量值可达到1级的精度，即使使用年限过久误差超差也可通过定期校准，调节运放的参数使测量值误差达到预定的要求。使用测试仪时，接好测量线、底线和交流220V，并打开开关后，根据液晶显示屏上的菜单由按键进行确认操作，仪器自动施加测量信号到被测阻抗，经过相应处理和运算后， 将测量值显示在液晶屏上，必要时可通过USB传输至u盘上或打印出来，非常方便。
权利要求1.电容电感测试仪，其特征在于由变频电源、采样滤波模块、运放模块、DSP模块、AD 采样模块依序连接构成，其中变频电源和AD采样模块还分别与ARM模块连接，ARM模块还与运放模块连接。
2.根据权利要求1所述的电容电感测试仪，其特征在于变频电源采用交直交变换技术，最终输出3路不同频率的交流信号，其中有1种为工频的交流信号。
3.根据权利要求1所述的电容电感测试仪，其特征在于运放模块设置为3级放大电路，其中第一级放大电路采用AD公司专用高精密仪器运放AD620，对微弱信号进行10倍放大，电阻值Rl为5. Ik欧姆；第二级放大电路采用可编程增益放大芯片PGA204和数字电位器AD5160组成的一个程控放大器；放大电路采用AD^6芯片，电阻R3采用200k欧姆的可调电阻对增益进行微调。
4.根据权利要求1所述的电容电感测试仪，其特征在于AD采样模块采用AD7657芯片，该芯片包含6个14-bit。
5.根据权利要求1所述的电容电感测试仪，其特征在于ARM模块采用LPC2132芯片， LPC2132 CPU是Philips公司的基于ARM7TDMI-S核的精简指令系统的32位高速处理器。
专利摘要电容电感测试仪,由变频电源、采样滤波模块、运放模块、DSP模块、AD采样模块依序连接构成,其中变频电源和AD采样模块还分别与ARM模块连接,ARM模块还与运放模块连接。本实用新型对信号进行准确测量，准确、简单、实用，且精度可达到1级。本实用新型测量过程是全自动进行的,避免了手动操作引起的误差,因此具有稳定性好,重复性好,准确可靠的特点，可不拆线进行测量，具有广阔的市场前景。
文档编号G01R27/26GK202041586SQ201120099489
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者丁心志, 王作松, 王斌 申请人:云南电力试验研究院(集团)有限公司