CN116047395A - 一种基于时分割技术的精密误差测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于时分割技术的精密误差测量系统及方法，属于精密测量技术领域。本发明系统包括：电压源，输出电压信号；精密差压信号提取单元，检测经过被测电压互感器的电压信号，输出差压信号；多盘感应分压器，检测经过标准电压互感器的电压信号，输出标准信号；时分割采样单元，对所述差压信号以及标准信号进行时分割采样处理后传输至采集卡；上位机，获取被测电压互感器的误差值。本发明消除了由于采样通道不同引入的附加误差，提高了直采式数字化误差测量的精度，同时本发明方法对于精密测量比率量值的有很好的技术借鉴作用。
Description
技术领域
本发明涉及精密测量技术领域，并且更具体地，涉及一种基于时分割技术的精密误差测量系统及方法。
背景技术
精密误差测量技术是电压电流比例标准量值溯源技术中重要的技术支撑。现代的数字化测量系统以其自动化程度高，运算能力强等特点在互感器误差测量中被普遍使用，但是由于其测量准确度低，不能在精密测量领域发挥作用也是其弊端之一。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种基于时分割技术的精密误差测量系统，包括：
电压源，输出电压信号，并将所述电压信号输入至标准电压互感器以及被测电压互感器；
精密差压信号提取单元，检测经过被测电压互感器的电压信号，输出差压信号；
多盘感应分压器，检测经过标准电压互感器的电压信号，输出标准信号；
时分割采样单元，对所述差压信号以及标准信号进行时分割采样处理后传输至采集卡；
上位机，采集时分割采样处理后差压信号以及标准信号，对所述时分割采样处理后差压信号以及标准信号进行时分割技术的数据处理和运算，获取被测电压互感器的误差值。
可选的，电压源，包括：信号发生器、功率放大器以及升压器；
所述信号发生器用于发出低压电压信号；
所述功率放大器以及升压器用于对所述低压电压信号进行升压，输出电压信号。
可选的，上位机包括：采集卡，所述采集卡用于采集时分割采样处理后差压信号以及标准信号。
可选的，上位机包括：数模转换装置，所述数模转换装置用于采集时分割采样处理后差压信号以及标准信号。
可选的，系统还包括，测试线，所述测试线用于电压源、精密差压信号提取单元、多盘感应分压器、时分割采样单元、上位机、标准电压互感器以及被测电压互感器间的连接。
可选的，测试线具有高屏蔽性能。
本发明还提出了一种精密误差测量的方法，包括：
电压源输出电压信号，并将所述电压信号输入至标准电压互感器以及被测电压互感器；
精密差压信号提取单元检测经过被测电压互感器的电压信号，输出差压信号；
多盘感应分压器检测经过标准电压互感器的电压信号，输出标准信号；
时分割采样单元对所述差压信号以及标准信号进行时分割采样处理后传输至采集卡；
上位机采集时分割采样处理后差压信号以及标准信号，对所述时分割采样处理后差压信号以及标准信号进行时分割技术的数据处理和运算，获取被测电压互感器的误差值。
本发明消除了由于采样通道不同引入的附加误差，提高了直采式数字化误差测量的精度，同时本发明方法对于精密测量比率量值的有很好的技术借鉴作用。
附图说明
图1为本发明系统的结构图；
图2为本发明系统中时分割采样单元的结构图；
图3为本发明方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明：
本发明系统主要包括：精密高稳电源，精密电压互感器，差压信号提取单元，多盘感应分压器，时分割采样单元，采集系统及上位机，具有高屏蔽性能的测试线。
系统结构原理图如图1所示。电压源由信号发生器和功率放大器组成，其中信号发生器生成低压信号，经过功率放大器和升压器完成升压，组成电源系统。电压信号经过标准电压互感器和被试电压互感器，检测标准电压互感器和被试互感器二次的电压。其中差压信号经过精密差压信号提取单元得到差压信号U2，标准电压信号经过多盘感应分压器得到标准信号UN，差压信号U2和标准信号UN一同经过时分割采样单元后进入采集卡，在上位机上进行基于时分割技术的数据处理和运算得出被试互感器的误差值。
通过上述方法得到差压单元输出信号U2和标准电压信号UN后，一般做法将电压信号直接输入到数据采集卡或者模数转换装置中进行数据采样，由于数据采集卡本身的采样通道增益误差的存在，并且其采样通道增益误差都大于互感器测量误差，因此这种直接测量的方法无论如何测量其准确度最高都只能达到采样通道本身的误差，其对误差结果影响很大；由此本发明提出的基于时分割技术的方法就能很好的解决这个难题，由于互感器误差测量不需要实时监测和采样数据，而是对一段稳定的电压信号进行采样，然后计算电压有效值和误差，即通过同一个通道快速切换，按设计的时间分割对差压单元输出信号U2和标准电压信号UN进行高速采样，可以消除通道增益误差对互感器误差计算的影响，其原理图如图2所示。
由于前述的差压单元输出信号U2经过精密放大后其数量级与标准信号UN相差不大，设通道采样的额定增益为G1，固有误差分别为ε+jφ，差压单元输出信号U2和标准信号UN的幅值分别为U2和Un，相位角为φ2和φn，则采样后的差压信号和标准信号表示为：
假设采样差压单元输出信号U2后再采样标准信号UN，这样算一次完整的时分割采样，那么经过n次时分割采样，可以消除通道固有增益误差的同时还能平均每一次由于电源不稳引入的附加误差，由此被测互感器的比值差f和相位误差δ的时分割计算方法为。
本发明还提出了一种精密误差测量的方法，如图3所示，包括：
电压源输出电压信号，并将所述电压信号输入至标准电压互感器以及被测电压互感器；
精密差压信号提取单元检测经过被测电压互感器的电压信号，输出差压信号；
多盘感应分压器检测经过标准电压互感器的电压信号，输出标准信号；
时分割采样单元对所述差压信号以及标准信号进行时分割采样处理后传输至采集卡；
上位机采集时分割采样处理后差压信号以及标准信号，对所述时分割采样处理后差压信号以及标准信号进行时分割技术的数据处理和运算，获取被测电压互感器的误差值。
本发明消除了由于采样通道不同引入的附加误差，提高了直采式数字化误差测量的精度，同时本发明方法对于精密测量比率量值的有很好的技术借鉴作用。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种基于时分割技术的精密误差测量系统，其特征在于，所述系统包括：
电压源，输出电压信号，并将所述电压信号输入至标准电压互感器以及被测电压互感器；
精密差压信号提取单元，检测经过被测电压互感器的电压信号，输出差压信号；
多盘感应分压器，检测经过标准电压互感器的电压信号，输出标准信号；
时分割采样单元，对所述差压信号以及标准信号进行时分割采样处理后传输至采集卡；
上位机，采集时分割采样处理后差压信号以及标准信号，对所述时分割采样处理后差压信号以及标准信号进行时分割技术的数据处理和运算，获取被测电压互感器的误差值。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压源，包括：信号发生器、功率放大器以及升压器；
所述信号发生器用于发出低压电压信号；
所述功率放大器以及升压器用于对所述低压电压信号进行升压，输出电压信号。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机包括：采集卡，所述采集卡用于采集时分割采样处理后差压信号以及标准信号。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机包括：数模转换装置，所述数模转换装置用于采集时分割采样处理后差压信号以及标准信号。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括，测试线，所述测试线用于电压源、精密差压信号提取单元、多盘感应分压器、时分割采样单元、上位机、标准电压互感器以及被测电压互感器间的连接。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述测试线具有高屏蔽性能。
7.一种使用如权利要求1-6任意一种系统进行精密误差测量的方法，其特征在于，所述方法包括：
电压源输出电压信号，并将所述电压信号输入至标准电压互感器以及被测电压互感器；
精密差压信号提取单元检测经过被测电压互感器的电压信号，输出差压信号；
多盘感应分压器检测经过标准电压互感器的电压信号，输出标准信号；
时分割采样单元对所述差压信号以及标准信号进行时分割采样处理后传输至采集卡；
上位机采集时分割采样处理后差压信号以及标准信号，对所述时分割采样处理后差压信号以及标准信号进行时分割技术的数据处理和运算，获取被测电压互感器的误差值。
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