專利名稱：一種基于ip核的電子測量方法及電子測量儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子測量領域，尤其涉及基于IP核的電子測量方法及電子測 量儀，更涉及一種檢測電器設備的絕緣和導通是否良好，電力供電是否正常的 電子測量方法及一種用于電器系統的絕緣、導通和供電電壓測量的三合一多功 能電子測量儀。
背景技術：
儀器儀表是信息產業的源頭和組成部分,其發展水平是國家科技水平和綜 合國力的重要體現。電子測量儀器應用最寬最廣，國民經濟各部門無論是生產 線改造，老產品的更新換代，新產品的開發，都離不開電子測量儀器的支持。 電子測量領域已經公開了很多基于不同原理和不同用途的電子測量方法，如今 隨著我國電力工業的快速發展電器設備預防性是保障電力系統安全運行和維 護工作中的重要環節，有效檢測儀器或材料的導電與絕緣及其供電狀態需要高 效簡潔的電子測量方法，更需要一種功能多樣、結構簡單且操作方便的電子測 量儀器。
我國電子測量儀器市場已經成為世界上最具有潛力的電子測量儀器市場 之一。展望未來幾年，由于我國經濟發展形成的巨大需求，電子測量儀器的國 內市場仍將呈高速發展的趨勢，特別是數字電視和通信市場的高速發展，使我 國電子測量儀器行業面臨著巨大的挑戰和機遇。
目前，各種電子測量方法都可以實現并通過儀器應用于不同需要的設備或 材料檢測，當需要進行多項電子測量時，需要選取不同功能的各種不同電子測 量儀器，無法把不同的功能測量集成于一種儀器上，使其測量過程比較繁瑣， 給測量帶來很多不便，且多個單一功能的測量儀器不但造價昂貴而且攜帶不 便。
發明內容
針對現有技術中存在的上述不足，本發明為解決上述問題提供一種可同時對絕緣電阻、電壓和導通測量的測量方法，本發明還提供了一種三合一多功能 電子測量儀。
本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案如下-
一種基于IP核的電子測量方法，其包括一電子測量儀，其包括如下步驟:
(1) 在所述電子測量儀內設置嵌入式LINUX操作系統內核及儀器嵌入式 軟件設計平臺；
(2) 在所述電子測量儀內設置儀器操作界面開發平臺及數字平臺開發套
件；
(3) 在所述電子測量儀內設置可編程邏輯器件編程實現SOPC的硬件系統 及用戶IP核；
(4) 在所述電子測量儀內設置數據采集系統、智能模擬電路、通信接口、 可視化圖形界面及信號處理軟件；
(5) 將所述電子測量儀連接被檢測電器設備，通電后初始化并啟用，根據 需要分別選擇實現絕緣電阻測量、電壓測量或導通測量功能之一。
所述的步驟(5)，其中具體包括如下步驟
(A) 絕緣電阻測量根據被測設備或被測材料的耐壓要求產生一個絕緣 測試電壓，用此電壓加在被測物上，再讀取流過被測物上的漏電電流，然后內 置歐姆定理算法計算出絕緣電阻阻值；所述絕緣測試電壓電子式直流高壓，用 開關電源實現，最大可輸出1000V,短路電流為2mA;其絕緣電阻測量值必須 在LCD顯示4位數值和模擬指針顯示,最小10x6CM尺寸；所述絕緣電阻測量 的量程范圍為100V: 0.1MQ-500MQ, 250V: 0.5MQ-2GQ， 500V: 1MQ-4GQ， 1000V: 2MQ-10GQ;所述絕緣電阻測量的量程短路電流約為2mA;所有絕緣 電阻測量精度范圍為O.IMQ至IOOMQ: 3%+5， IOOMD至IOGD: 5%+5。
(B) 電壓測量:所述輸入抗阻值為IOMH;所述衰減網絡衰減倍數為10000
倍；其測量采樣由所設置組成所述硬件系統的單片機的16位ADC完成；所述 電壓測量的量程范圍為ACV: 30V-750V頻率為50/60Hz; DCV: 30V-1000V;
所有電壓測量精度范圍為± (2%+3)，具體包括直流電壓測量及交流電壓測(a) 直流電壓測量是通過輸入阻抗和衰減網絡后送入所述硬件系統采樣計 算后傳輸至LCD顯示器顯示輸出；
(b) 交流電壓測量是通過輸入阻抗和衰減網絡后再經過平均值整流模塊變 成直流信號電壓后送入單片機采樣計算后傳輸至LCD顯示器顯示輸出；
(C)導通測量即低電阻測量，選定導通測量電壓加在被測物上，并用 一個精準的標準電阻去分其所占的電壓，根據分壓比計算出導通電阻；所述導 通測量電壓是利用系統內部經轉換后的3.3V單片機供電壓；所述導通電阻量
程范圍O.lQ-lOOOn;導通電阻精度為土 (l%+3)。
上述步驟(A) -(C)不分先后。
一種實現上述基于IP核的電子測量方法的電子測量儀，其包括一絕緣測 試鱷魚夾、電池、專用電源適配器及一表身，所述表身上表面設置顯示區域、
高壓警示區域和控制區域，所述表身內置一電源、一MCU及多個功能控制模 塊；所述多個功能控制模塊包括一電子測量模塊、 一高壓產生模塊、 一功能切 換模塊和一 A/D轉換模塊；其中所述電子測量模塊通過功能切換模塊連接到 A/D轉換模塊后與所述MCU相連；所述MCU及所述高壓產生模塊直接與所 述電源相連；所述電源和所述多個功能控制模塊通過各種轉換電路和控制電路 連接到所述MCU。
所述表身外置案件與內置電子元件通過各種電路和數據傳輸線路相連接； 所述MCU包括I/O配置、可編程邏輯器件和數據存儲器，且通過I2C總線和 SPI總線相連接。
所述可編程邏輯器件內置程序控制軟件及模擬電路；所述模擬電路包括數 據采集模塊、信號輸出模塊、數字邏輯測試模塊及通信接口模塊。
所述顯示區域裝有一 LCD顯示器；所述高壓警示區域裝有兩個分色顯示 的LED高壓輸出警示燈；所述控制區域設置一控制鍵盤。
所述控制鍵盤包括功能轉換鍵、電壓選擇鍵、電源開關鍵及夜視光開關鍵; 其分別通過連接電路與內置各功能控制模塊相連接。
本發明的有益效果為其總體設計實現智能操作及簡化測量操作，具有智 能化、集成化、軟件化等特點；程序設計模塊化、功能化使其易于移植、修改和擴展；本發明所述儀器多功能集成， 一臺儀器可用于完成多項測量任務，簡 化測量過程；數字顯示功能充分顯示測量精確值及其變化范圍，安全警示指示 有效防止超出安全范圍的危險性測量工作；具備自動抗干擾功能，保證測量結 果的準確性；儀器多項功能選擇模式相當于多臺儀器的集成使用，攜帶方便且 成本低廉，能有效進行電力系統維護和電力設備檢測工作；具有高度的可靠性 和保密性，科技含量高，大大降低產品設計周期、設計和生產成本；可裁剪的 組合設計，具有強大網絡運行功能。 下面結合附圖對本發明詳細說明；
圖1是本發明電子測量方法軟件流程框圖。 圖2是本發明三合一多功能電子測量儀硬件裝置連接框圖。
具體實施例方式
本實施例中關于本發明所述電子測量儀研制采用Red hat公司的新一代 Linux操作系統Fedora Core 4(Linux內核版本2.6)作為嵌入式Linux操作系統 內核及儀器嵌入式軟件設計平臺，運用Qt/Embedded開發儀器操作界面，可編 程邏輯器件選用ALTERA公司的Cyclone II(FPGA)系列芯片與MAXII(CPLD) 系列芯片,選用"Altera Cyclone II版DSP開發套件"開發數字平臺，運用 QuartusII6.1軟件設計SOPC的硬件系統和各種用戶IP核，運用NiosIIIDE開 發環境設計SOPC的軟件系統,運用VHDL編寫硬件底層驅動軟件，在ADS1.2 開發環境下用C語言開發微處理器測試軟件,用PROTELDXP完成PCB設計。
參見圖l， 一種基于IP核的電子測量方法，其包括一電子測量儀，其包括 如下步驟
(1) 在所述電子測量儀內設置嵌入式UNUX操作系統內核及儀器嵌入式 軟件設計平臺；
(2) 在所述電子測量儀內設置儀器操作界面開發平臺及數字平臺開發套
件；
(3) 在所述電子測量儀內設置可編程邏輯器件編程實現SOPC的硬件系統 及用戶IP核；
7(4) 在所述電子測量儀內設置數據采集系統、智能模擬電路、通信接口、 可視化圖形界面及信號處理軟件；
(5) 將所述電子測量儀連接被檢測電器設備，通電后初始化并啟用，根據 需要分別選擇實現絕緣電阻測量、電壓測量或導通測量功能之一。
所述的步驟(5)，其中具體包括如下步驟
(A) 絕緣電阻測量根據被測設備或被測材料的耐壓要求產生一個絕緣 測試電壓，用此電壓加在被測物上，再讀取流過被測物上的漏電電流，然后內 置歐姆定理算法計算出絕緣電阻阻值；所述絕緣測試電壓電子式直流高壓，用 開關電源實現，最大可輸出1000V，短路電流為2mA;其絕緣電阻測量值必須 在LCD顯示4位數值和模擬指針顯示,最小10x6CM尺寸；所述絕緣電阻測量 的量程范圍為100V: 0.1Ma-500Ma 250V: 500V: 1MQ-4GQ， 1000V: 2MQ-10GQ;所述絕緣電阻測量的量程短路電流約為2mA;所有絕緣 電阻測量精度范圍為O.IMQ至IOOMQ: 3%+5， IOOMQ至IOGQ: 5%+5。
(B) 電壓測量:所述輸入抗阻值為IOMQ;所述衰減網絡衰減倍數為10000 倍；其測量采樣由所設置組成所述硬件系統的單片機的16位ADC完成；所述 電壓測量的量程范圍為ACV: 30V-750V頻率為50/60Hz; DCV: 30V-1000V;
所有電壓測量精度范圍為± (2%+3)，具體包括直流電壓測量及交流電壓測
(a) 直流電壓測量是通過輸入阻抗和衰減網絡后送入所述硬件系統采樣計 算后傳輸至LCD顯示器顯示輸出；
(b) 交流電壓測量是通過輸入阻抗和衰減網絡后再經過平均值整流模塊變 成直流信號電壓后送入單片機采樣計算后傳輸至LCD顯示器顯示輸出；
(C) 導通測量即低電阻測量，選定導通測量電壓加在被測物上，并用 一個精準的標準電阻去分其所占的電壓，根據分壓比計算出導通電阻；所述導 通測量電壓是利用系統內部經轉換后的3.3V單片機供電壓；所述導通電阻量 程范圍0.1Q-1000Q;導通電阻精度為± (1%+3)。
上述步驟(A) -(C)不分先后。
參見圖2， 一種實現上述基于IP核的電子測量方法的電子測量儀，其包括一絕緣測試鱷魚夾、電池、專用電源適配器及一表身，所述表身上表面設置
顯示區域、高壓警示區域和控制區域，所述表身內置一電源、一MCU及多個 功能控制模塊；所述多個功能控制模塊包括一電子測量模塊、 一高壓產生模塊、 一功能切換模塊和一 A/D轉換模塊;其中所述電子測量模塊通過功能切換模塊 連接到A/D轉換模塊后與所述MCU相連；所述MCU及所述高壓產生模塊直 接與所述電源相連；所述電源和所述多個功能控制模塊通過各種轉換電路和控 制電路連接到所述MCU。
所述表身外置案件與內置電子元件通過各種電路和數據傳輸線路相連接； 所述MCU包括I/O配置、可編程邏輯器件和數據存儲器，且通過I2C總線和 SPI總線相連接。
所述可編程邏輯器件內置程序控制軟件及模擬電路；所述模擬電路包括數 據采集模塊、信號輸出模塊、數字邏輯測試模塊及通信接口模塊。
所述顯示區域裝有一 LCD顯示器；所述高壓警示區域裝有兩個分色顯示 的LED高壓輸出警示燈；所述控制區域設置一控制鍵盤。
所述控制鍵盤包括功能轉換鍵、電壓選擇鍵、電源開關鍵及夜視光開關鍵； 其分別通過連接電路與內置各功能控制模塊相連接。
本是實施例中儀器電源可用8只2號電池或者直接采用220V工頻電網經 變壓后12V直流電源；儀器表身外型尺寸202mm(L)X 155mm(W)X94mm(D)。
本發明并不限于上述實施方式，凡采用和本發明相似系統結構及其方法來 實現本發明目的的所有方式，均在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于IP核的電子測量方法，其包括一電子測量儀，其特征在于，其包括如下步驟(1)在所述電子測量儀內設置嵌入式LINUX操作系統內核及儀器嵌入式軟件設計平臺；(2)在所述電子測量儀內設置儀器操作界面開發平臺及數字平臺開發套件；(3)在所述電子測量儀內設置可編程邏輯器件編程實現SOPC的硬件系統及用戶IP核；(4)在所述電子測量儀內設置數據采集系統、智能模擬電路、通信接口、可視化圖形界面及信號處理軟件；(5)將所述電子測量儀連接被檢測電器設備，通電后初始化并啟用，根據需要分別選擇實現絕緣電阻測量、電壓測量或導通測量功能之一。
2. 根據權利要求1所述的基于IP核的電子測量方法，其包括一電子測量 儀，其特征在于，所述的步驟(5)，其中具體包括如下步驟(A) 絕緣電阻測量根據被測設備或被測材料的耐壓要求產生一個絕緣測 試電壓，用此電壓加在被測物上，再讀取流過被測物上的漏電電流，然后內置 歐姆定理算法計算出絕緣電阻阻值；(B) 電壓測量-(a) 直流電壓測量是通過輸入阻抗和衰減網絡后送入所述硬件系統采樣計 算后傳輸至LCD顯示器顯示輸出；(b) 交流電壓測量是通過輸入阻抗和衰減網絡后再經過平均值整流模塊變 成直流信號電壓后送入單片機采樣計算后傳輸至LCD顯示器顯示輸出；(C) 導通測量即低電阻測量，選定導通測量電壓加在被測物上，并用一 個精準的標準電阻去分其所占的電壓，根據分壓比計算出導通電阻；上述步驟(A) -(C)不分先后。
3. 根據權利要求2所述的基于IP核的電子測量方法，其特征在于，其中， 所述步驟(A)還包括以下步驟所述絕緣測試電壓電子式直流高壓，用開關 電源實現，最大可輸出1000V，短路電流為2mA;其絕緣電阻測量值必須在 LCD顯示4位數值和模擬指針顯示,最小10x6CM尺寸；所述絕緣電阻測量的 量程范圍為100V: 0.1MQ-500Ma 250V: 0.5MQ-2GQ， 500V: 1MQ-4GQ，1000V: 2MQ-10GQ;所述絕緣電阻測量的量程短路電流約為2mA;所有絕緣 電阻測量精度范圍為0.1MQ至100MQ: 3%+5， 100Mn至10GQ: 5%+5。
4. 根據權利要求2所述的基于IP核的電子測量方法，其特征在于，其中，所述步驟(B)還包括以下步驟所述輸入抗阻值為所述衰減網絡衰減倍數為10000倍；其測量采樣由所設置組成所述硬件系統的單片機的16位 ADC完成；所述電壓測量的量程范圍為ACV: 30V-750V頻率為50/60Hz; DCV: 30V-1000V;所有電壓測量精度范圍為± (2%+3)。
5. 根據權利要求2所述的.基于IP核的電子測量方法，其特征在于，其中，所述步驟(C)還包括以下步驟所述導通測量電壓是利用系統內部經轉換后 的3.3V單片機供電壓；所述導通電阻量程范圍0.1Q-1000Q;導通電阻精度 為± (1%+3)。
6. —種實現權利要求1或2所述基于IP核的電子測量方法的電子測量儀， 其包括一絕緣測試鱷魚夾、電池、專用電源適配器及一表身，其特征在于，所 述表身上表面設置顯示區域、高壓警示區域和控制區域，所述表身內置一電源、 一 MCU及多個功能控制模塊；所述多個功能控制模塊包括一電子測量模塊、 一高壓產生模塊、 一功能切換模塊和一A/D轉換模塊；其中所述電子測量模塊 通過功能切換模塊連接到A/D轉換模塊后與所述MCU相連；所述MCU及所 述高壓產生模塊直接與所述電源相連；所述電源和所述多個功能控制模塊通過 各種轉換電路和控制電路連接到所述MCU。
7. 根據權利要求6所述的電子測量儀，其特征在于，所述表身外置案件 與內置電子元件通過各種電路和數據傳輸線路相連接；所述MCU包括I/O配 置、可編程邏輯器件和數據存儲器，且通過I2C總線和SPI總線相連接。
8. 根據權利要求7所述的三合一多功能電子測量儀，其特征在于，所述 可編程邏輯器件內置程序控制軟件及模擬電路；所述模擬電路包括數據采集模 塊、信號輸出模塊、數字邏輯測試模塊及通信接口模塊。
9. 根據權利要求6所述的電子測量儀，其特征在于，所述顯示區域裝有 一LCD顯示器;所述高壓警示區域裝有兩個分色顯示的LED高壓輸出警示燈； 所述控制區域設置一控制鍵盤。
10. 根據權利要求9所述的電子測量儀，其特征在于，所述控制鍵盤包括 功能轉換鍵、電壓選擇鍵、電源開關鍵及夜視光開關鍵；其分別通過連接電路 與內置各功能控制模塊相連接。
全文摘要
本發明提供了一種基于IP核的電子測量方法，其包括一電子測量儀，設置數據采集系統、智能模擬電路、通信接口、可視化圖形界面及信號處理軟件實現包括絕緣電阻測量、電壓測量和導通測量的電子測量集成儀器，設置嵌入式LINUX操作系統內核及儀器嵌入式軟件設計平臺；設置儀器操作界面開發平臺及數字平臺開發套件；設置可編程邏輯器件編程實現SOPC的硬件系統及各種用戶IP核；設置數據采集系統、智能模擬電路、通信接口、可視化圖形界面及信號處理軟件；將所述電子測量儀連接被檢測電器設備，通電后初始化并啟用，根據需要分別選擇實現絕緣電阻測量、電壓測量或導通測量功能之一。本發明還提供了實施該方法的電子測量儀。
文檔編號G01R19/00GK101539605SQ20091013753
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月30日 優先權日2009年4月30日
發明者泓 鐘, 龍基智 申請人:優利德科技(東莞)有限公司