专利名称：基于电磁感应原理的电子测量方法及测量万用表的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子测量方法及测量万用表，尤其涉及一种基于电磁感应原理 的通过测量被测产品磁通量变化来测量交流电压、交流电流和小电阻的电子测 量方法及一种防水无损检测的钳形电压、电流和电阻测量万用表。
背景技术：
在电子测量方法的领域中，已经公开了各种测量原理和方法，无论基于哪 种原理的测量方法都需通过表笔对被测对象进行接触测量，破坏被测物表面， 形成损伤，而且不能避免干扰源的干扰性造成其测量结果的误差，而目前大多 采用的对称传感器也只能尽量减少干扰源，无法根除和避免干扰性的存在，测 量环境的变化和条件的限制多会影响到电子测量的正常操作过程，如滤波过程 干扰信号掩盖正常信号问题、雨天户外测量安全保障问题以及精密产品要求无 损测量等等问题都直接影响其测量的安全性、准确性和操作方便快捷性，无法 全方面保障其测量达到最方便快捷且安全准确的目的。
目前的电子测量装置都需通过表笔和表盘等按键装置接触被测产品后通 过指针指向显示测量值，功能过于单一且可调控范围狭窄，电子原件的安装设 置无法解决其表身整体防水问题使其使用者不能避免触电发生危险等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明为解决上述问题提供一种基于电 磁感应原理的电子测量方法；本发明还提供了一种实现该方法的测量万用表。 本发明为解决上述问题所采用的技术方案如下-
基于电磁感应原理的电子测量方法，通过检测被测对象磁通量变化测量其 交流电压、交流电流及小电阻，由内置微型处理器和电子元件连接到各种电路 使其智能控制其测量过程，其方法包括以下步骤-(1)使用双电流钳检测被测对象，双钳头分别作为发射端和接收端，发射
端输出频率为1582Hz方波信号；所述双电流钳包含构成双电流互感器的一双
钳头，任一钳头都可作为信号发射和接收之用，控制所述钳头上钳口的闭合/ 张开控制波形信号的发射和接收，所述发射输出波形信号通过频率发生器至少 固定其频率范围，通过钳头的开闭合检测功能完成测量。
(2)由接收端接收所散射回的信号并将其转换为电流信号完成测量采样； 通过与设定的标准电阻比较，从而判定其测量电压、电流和龟阻；通过发射和 接收信号的散射频率外差等反映出其被测对象磁通量变化，利用钳形接地电阻 仪核心算法通过分辨率处理程序计算其电压、电流和电阻，把所述标准电阻阻 值作为不动变量计入算法中。
(3)利用内置转换电路、控制电路、触发整形电路和时序控制电路连接数 据处理装置完成测量值处理过程，并通过LCD显示器显示输出；通过内置高 性能MPU编程嵌入完成相应模块构建和控制功能，与相关电路连接到外置密 封操作键盘和自动背光控制功能的LCD显示器。
其中，所述电阻测量范围可达o.oi-i50oQ，其最高分辨率可达o.oom，
准确度可达士 (1%+O.OlQ);所述龟流测量范圃可达0.1mA-20.00A，其最高分 辨率可达O.OlmA，准确度可达到土 (1%+O.OlmA);所述电压测量范围可达 20OmV40OV，其最高分辨率可达O.IV，准确度可达士 (1%+0.01V)。
一种实现上述电子测量方法的测量万用表，包括一双电流钳和一表身，其 特征在于，所述电流钳包含一双电流互感器的钳头；所述表身设有外置控制键 盘和LCD显示器，内置固化有嵌入式软件的高性能MPU、多个功能电子元件 和系统直流电源，其分别通过控制电路和转换电路相互连接。
所述表身按键设置实现无缝防水处理，即所述LCD显示器和控制键盘内 嵌于所述表身外表面，所述双电流钳连接线的连接点与表身自带连接线接点可 采用即插即用模式。所述内置高性能MPU固化有通过软件平台嵌入式编程实现功能化模块结 构，其包括一钳口闭合/张开控制模块、 一线性检波模块、 一自动背光控制模 块、一 1582Hz频率发生器模块、 一键盘和LCD显示控制模块、 一精密自检系 统模块、 一 自动测试换档模块、 一 自动关机控制模块和一传感器精密感测模块。
所述自动测试换档模块、精密自检系统模块、键盘和LCD显示控制模块、 自动关机控制模块和钳口闭合/张开模块通过控制转换电路直接与系统内置 MPU相互连接，实现信息传输处理循环过程。
本发明的有益效果为该发明总体上实现智能控制操作及简化测量操作， 其设计思路智能化、集成化和软件化；不使用测量表笔接触被测产品，保障被 测产品表面无损伤；利用电磁感应原理测量其磁通量变化，固定高频方波信号 降低各种干扰源对测量结果的干扰性，保障测量准确性；通过程序设置特定算 法实现高精度计算功能保证测量的精确度大幅度提高且启动测试换档控制可 方便多样测试数据同时显示输出方便查看；测量装置上按键设置实现防水无缝 处理，雨水户外作业仍然保证无触电危险；自动背光控制的LCD显示器和内 嵌式控制键盘使其具有防止尘土沾染，亦能防暴等功能。 下面结合附图对本发明进行详细说明； 说明书附图
图1是本发明实施例中电子测量方法的流程框图T
图2是本发明实施例中测量万用表系统结构模块框图； 图3是本发明实施例中测量万用表硬件原理结构框图。
具体实施例方式
参见图1，本实施例提供的基于电磁感应原理的电子测量方法，通过检 测被测对象磁通量变化测量其交流电压、交流电流及小电阻，由内置微型处理 器和电子元件连接到各种电路使其智能控制其测量过程，其方法包括以下步 骤(1) 使用双电流钳检测被测对象，双钳头分别作为发射端和接收端，发射
端输出频率为1582Hz方波信号；所述双电流钳包含构成双电流互感器的一双 钳头，任一钳头都可作为信号发射和接收之用，控制所述钳头上钳口的闭合/ 张开控制波形信号的发^f和接收，所述发^f输出波形信号通过频率发生器至少 固定其频率范围，通过钳头的开闭合检测功能完成测量。
(2) 由接收端接收所散射回的信号并将其转换为电流信号完成测量采样； 通过与设定的标准电阻比较，从而判定其测量电压、电流和电阻；通过发射和 接收信号的散射频率外差等反映出其被测对象磁通量变化，利用钳形接地电阻 仪核心算法通过分辨率处理程序计算其电压、电流和电阻，把所述标准电阻阻 值作为不动变量计入算法中；
(3) 利用内置转换电路、控制电路、触发整形电路和时序控制电路连接数 据处理装置完成测量值处理过程，并通过LCD显示器显示输出；通过内置高 性能MPU编程嵌入完成相应模块构建和控制功能，与相关电路连接到外置密 封操作键盘和自动背光控制功能的LCD显示器。
本实施例中所述电阻测量范围可达0.01-1500Q，其最高分辨率可达 Q、001Q，准确度可达土 (1%+0.01D);所述电流测量范围可达0.1mA-20.00A， 其最高分辨率可达O.OlmA，准确度可达到i (1%+O.OlmA);所述电压测量范 围可达200mV-400V，其最高分辨率可达CUV，准确度可达± (1%+0.G1V)。
一种实现上述电子测量方法的测量万用表，包括一双电流钳和一表身，其 特征在于，所述电流钳包含一双电流互感器的钳头；所述表身设有外置控制键 盘和LCD显示器，内置固化有嵌入式软件的高性能MPU、多个功能电子元件 和系统直流电源，其分别通过控制电路和转换电路相互连接；所述表身按键设 置实现无缝防水处理，即所述LCD显示器和控制键盘内嵌于所述表身外表面， 所述双电流钳连接线的连接点与表身自带连接线接点可采用即插即用模式；
所述内置高性能MPU固化有通过软件平台嵌入式编程实现功能化模块结构，其包括一钳口闭合/张开控制模块、 一线性检波模块、 一自动背光控制模
块、一 1582Hz频率发生器模块、 一键盘和LCD显示控制模块、 一精密自检系 统模块、 一 自动测试换档模块、 一 自动关机控制模块和一传感器精密感测模块; 所述自动测试换档模块、精密自检系统模块、键盘和LCD显示控制模块、自 动关机控制模块和钳口闭合/张开模块通过控制转换电路直接与系统内置MRJ 相互连接，实现信息传输处理循环过程。
具体地，本实施例提供的基于电磁感应原理的电子测量方法，其通过检测 被测对象磁通量变化测量其交流电压、交流电流及小电阻，由内置微型处理器 和电子元件连接到各种电路使其智能控制其测量过程，其方法包括以卜步骤 使用双电流钳检测被测对象，双钳头分别作为发射端和接收端，发射端输出频 率为1582Hz方波信号；由接收端接收所散射回的信号并将其转换为电流信号 完成测量采样；通过与设定的标准电阻比较，从而判定其测量电压、电流和电 阻；利用内置转换电路、控制电路、触发整形电路和时序控制电路连接数据处 理装置完成测量值处理过程，并通过LCD显示器显示输出。 具体实施步骤如下
首先打开系统电源开关，由电源模块完成系统直流信号的供给任务，可提 供土5V、 ±12V、 士3.3V等各种高质量直流电压，所述双电流钳包含构成双电流 互感器的一双钳头，选择任一钳头作为信号发射或者接收之用，控制所述钳头 上钳口的闭合/张开控制波形信号的发射和接收，所述发射输出波形信号经滤 波器数字滤波处理通过频率发生器至少固定其频率范围，本实施方式选择 1582Hz方波，控制传感器精密感测将其物理量转换为电流信号，通过钳头的 开闭合检测功能完成测量数据采样。通过发射和接收信号的散射频率外差等反 映出其被测对象磁通量变化，设置标准电阻校对比较，利用钳形接地电阻仪核 心算法通过分辨率处理程序计算其测量值，通过内置自动测试换挡模块分别转 换为所测电压值、电流值和电阻值，把所述标准电阻阻值作为不动变量计入算 法中。通过内置高性能MPU编程嵌入完成相应模块构建和控制功能，采甩Red hat公司的新一代Linux操作系统Fedora Core 4作为嵌入式Linux操作系统内 核及仪器嵌入式软件平台，运用Qt/Embcddcd开发仪器操作界面，可编程逻辑 器件选用如ALTERA公司的CycloneII(FPGA)系列芯片于MAXII (CPLD) 系列芯片，编程实现后将其与相关电路连接到装置外置密封操作键盘和自动背 光控制功能的LCD显示器，测量数据就能显示输出。
所述电阻测量范围可达o.oi-150oq，其最高分辨率可达o.oom，准确度
可达± (1%+O.Om);所述电流测量范围可达0.1mA-20.00A，其最高分辨率可 达O.OImA，准确度可达到士 (1%+O.OlmA);所述电压测量范围可达 200mV-400V，其最高分辨率可达O.IV，准确度可达士 (1%+0.01V)。
参见图2和图3， 一种实现上述电子测量方法的测量万用表，包括一双电 流钳和一表身，所述电流钳包含双电流互感器的钳头；所述表身外置控制键盘 和LCD显示器，内置高性能MPU、多个功能电子元件和系统直流电源，通过 各种控制电路和转换电路相互连接。
所述表身按键设置实现无缝防水处理，即所述LCD显示器和控制键盘内 嵌于所述表身外表面，所述双电流钳连接线的连接点与表身自带连接线接点可 采用即插即用模式；所述内置高^fe能MPU通过软件平台嵌入式编程实现功能 化模块结构,其包括一钳口闭合/张开控制模块、 一线性检波模块、 一自动背 光控制模块、一 1582Hz频率发生器模块、 一键盘和LCD显示控制模块、 一精 密自检系统模块、 一自动测试换档模块、 一自动关机控制模块和一传感器精密 感测模块。
所述自动测试换档模块、精密自检系统模块、键盘和LCD显示控制模块、 自动关机控制模块和钳口闭合/张开模块通过控制转换电路直接与系统内置 MPU想链接i实现信息传输处理循环过程。
本发明并不限于上述实施方式，凡采用和本发明相同或相似的方法及其系 统结构，来实现本发明目的的其他所有方式，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于电磁感应原理的电子测量方法，通过检测被测对象磁通量变化测量其交流电压、交流电流及小电阻，其特征在于，由内置微型处理器和电子元件连接到各种电路使其智能控制其测量过程，其方法包括以下步骤(1)使用双电流钳检测被测对象，双钳头分别作为发射端和接收端，发射端输出频率为1582Hz方波信号；(2)由接收端接收所散射回的信号并将其转换为电流信号完成测量采样；通过与设定的标准电阻比较，从而判定其测量电压、电流和电阻；(3)利用内置转换电路、控制电路、触发整形电路和时序控制电路连接数据处理装置完成测量值处理过程，并通过LCD显示器显示输出。
2. 根据权利要求1所述的一种基于电磁感应原理的电子测量方法，其特 征在于，所述步骤(1)还包括以下步骤所述双电流钳包含构成双电流互感 器的一双钳头，任一钳头都可作为信号发射和接收之用，控制所述钳头上钳口 的闭合/张开控制波形信号的发射和接收，所述发射输出波形信号通过频率发 生器至少固定其频率范围，通过钳头的开闭合检测功能完成测量。
3. 根据权利要求1所述的一种基于电磁感应原理的电子测量方法，其特 征在于，所述步骤(2)还包括以下步骤通过发射和接收信号的散射频率外 差等反映出其被测对象磁通量变化，利用钳形接地电阻仪核心算法通过分辨率 处理程序计算其电压、电流和电阻，把所述标准电阻阻值作为不动变量计入算 法中。
4. 根据权利要求1所述的一种基于电磁感应原理的电子测量方法，其特 征在于，所述步骤(3)还包括以下步骤通过内置高性能MPU编程嵌入完成相应模块构建和控制功能，与相关电路连接到外置密封操作键盘和自动背光控制功能的LCD显示器。
5. 根据权利要求l所述的一种基于电磁感应原理的电子测量方法，其特征在于，所述电阻测量范围可达0.01-1500Q，其最高分辨率可达O.OOIQ，准 确度可达士 所述电流测量范围可达(UmA-20.00A，其最高分辨率可达O.OlmA，准硫度可达到土 (1%+O.OlmA);所述电压测量范围可达 200mV-400V，其最高分辨率可达O.IV，准确度可达士 ( lo/o+0.01V)。
6. —种实现权利要求1所述电子测量方法的测量万用表，包括一双电流 钳和一表身，其特征在于，所述电流钳包含一双电流互感器的钳头；所述表身 设有外置控制键盘和LCD显示器，内置固化有嵌入式软件的高性能MPU、多 个功能电子元件和系统直流电源，其分别通过控制电路和转换电路相互连接。
7. 根据权利要求6所述的一种测量万用表，其特征在于，所述表身按键 设置实现无缝防水处理，即所述LCD显示器和控制键盘内嵌于所述表身外表 面，所述双电流钳连接线的连接点与表身自带连接线接点可采用即插即用模 式。
8. 根据权利要求6所述的一种测量万用表，其特征在于，所述内置高性 能MPU固化有通过软件平台嵌入式编程实现功能化模块结构，其包括一钳口 闭合/张开控制模块、 一线性检波模块、 一自动背光控制模块、一1582Hz频率 发生器模块、 一键盘和LCD显示控制模块、 一精密自检系统模块、 一自动测 试换档模块、 一自动关机控制模块和一传感器精密感测模块。
9. 根据权利要求6所述的一种测量万用表，其特征在于，所述自动测试 换档模块、精密自检系统模块、键盘和LCD显示控制模块、自动关机控制模 块和钳口闭合/张开模块通过控制转换电路直接与系统内置MPU相互连接，实 现信息传输处理循环过程。
全文摘要
一种基于电磁感应原理的电子测量方法及测量万用表，通过检测被测对象磁通量变化测量其交流电压、交流电流及小电阻，由内置微型处理器和电子元件连接到各种电路使其智能控制其测量过程，使用双电流钳检测被测对象，双钳头分别作为发射端和接收端，发射端输出频率为1582Hz方波信号；由接收端接收所散射回的信号并将其转换为电流信号完成测量采样；通过与设定的标准电阻比较，从而判定其测量电压、电流和电阻；利用内置转换电路、控制电路、触发整形电路和时序控制电路连接数据处理装置完成测量值处理过程，并通过LCD显示器显示输出。
文档编号G01R15/00GK101526560SQ20091012923
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月19日 优先权日2009年3月19日
发明者吴忠良, 品 李, 杨福奎 申请人:优利德科技(东莞)有限公司