一种电信号测量装置及蓄电池浮充电流在线监测装置

摘要

本发明所提出的电信号测量装置采用对信号进行定时积分的方法放大信号，这种方法能有效地采集微弱信号；本发明采用两次积分差值技术，完成一次测量必须进行两次相等时间的积分放大，第一次积分时积分电路加入待测的信号，第二次积分时短路屏蔽掉待测的信号，然后用两次的结果相减，这样可消除系统的零点漂移引起的测量误差，提高采样的精度；本发明为了满足宽范围高精度的要求，要求测量系统的信号放大器的增益是可变的，且是自动调节的。这样，本发明提出的测量技术不仅可以采集极其微弱的电压信号，允许大跨度的测量范围，而且在整个测量范围内可以保持高的测量精度。

主权项

一种电信号测量装置，其特征在于：包括信号放大电路(1)、单片机(2)、共模干扰抑制电路(3)和电流信号采集电路(4)，其中电流信号采集电路(4)对电流信号进行采样以将电流信号转换为需要的电压信号，其输出端连接共模干扰抑制电路(3)的输入端，以将信号中的共模干扰滤除；共模干扰抑制电路(3)的输出接连接信号放大电路(1)的输入端，信号放大电路(1)由一个或者多个采用积分原理进行信号放大的信号放大单元级联而成，其增益自动可变，以将接收的信号先进行差模干扰滤波再对信号进行积分放大；单片机(2)与信号放大电路(1)的输出端连接，在一次测量周期中，单片机(2)执行以下步骤：1)单片机(2)首先控制信号放大电路(1)完成第一次带待测信号的积分放大；2)单片机(2)对信号放大电路(1)的输出信号进行采集及A/D转换，然后分析判断并选择其中一个放大单元的信号作为第一次采样的结果，在信号放大电路(1)只有1个信号放大单元的情况下直接采用其输出作为第一次采样的结果；3)完成步骤2后，单片机(2)控制信号放大电路(1)屏蔽掉待测信号，然后完成第二次不带待测信号的积分放大，直接对第一次选定的放大单元的信号进行A/D转换；4)完成步骤3后，用第一次的结果减去第二次的结果，得出的差即为最终的测量数据；其中，信号放大电路(1)采用多个信号放大单元时，所述信号放大单元的数目n≤10；信号放大电路(1)采用多个信号放大单元时，把测量范围分段，不同的测量段采用具有不同增益的信号放大单元，多个信号放大单元进行级联，每个信号放大单元负责整个测量范围中的一段范围的测量；信号放大电路(1)采用单个信号放大单元时，通过改变积分的时间来自动连续地调节信号放大器的增益，利用A/D转换时间捕捉信号发生电路(117)捕捉A/D转换的时间点和积分时间；其中，共模干扰抑制电路(3)由一个共模滤波电感组成，信号放大电路(1)由输入滤波电路(111)、输入信号屏蔽开关(112)、信号前置放大电路(113)、信号积分放大电路(114)、输出信号缓冲电路(115)以及MOSFET开关驱动电路(116)组成，输入滤波电路(111)为低通滤波器，对输入信号进行平衡滤波，滤除信号中的差模干扰；输入信号屏蔽开关(112)由MOS管组成，作为开关使用，作用是把输入信号短路，不让信号进入信号积分放大电路(114)；信号前置放大电路(113)为增益为1或大于1的差动放大器，进一步滤除信号中的共模干扰或对输入信号进行预放大；信号积分放大电路(114)含有对输入的信号再进行一级低通滤波以滤除差模干扰的RC滤波电路，以及积分放大电路，所述积分放大电路的增益:G1＝Vout/Vin＝1+t/τ，其中，t为积分时间长度，τ为积分电路的时间常数，Vout为积分放大电路的输出电压，Vin为积分放大电路输入信号电压；输出信号缓冲电路(115)为增益为1的放大电路，消除前面一级积分放大电路的增益公式里多出的1并进行信号缓冲，以使得信号放大电路的增益与积分时间t成线性比例关系，这时整个放大器的增益G＝G1‑1＝t/τ,输出信号缓冲电路(115)还含有RC低通滤波器，在放大器的输出信号进入单片机(2)时再进行一次滤波；MOSFET开关驱动电路(116)为MOS管驱动电路，用于驱动MOS管开通及关断，由单片机(2)进行控制。