一种信号测量装置及方法与流程

本发明涉及示波器技术领域，尤其涉及一种信号测量装置及方法

背景技术：

当前，示波器探头是示波器使用过程中不可或缺的一部分，其主要作为承载信号传输的链路，将待测信号完整可靠的传输至示波器，以便于示波器进一步进行测量分析。目前，示波器探头按供电方式分可分为无源探头和有源探头。无源探头又分为无源低压探头、无源高压探头及低阻传输线探头等，有源探头又分为有源单端探头、有源差分探头、高压差分探头等。此外，在一些特殊应用下，还会使用到电流探头、近场探头、逻辑探头以及各类传感器(例如光、温度、振动)探头等。

为了满足示波器在各种情况下的需求，以及不同示波器探头对示波器的测量结果存在影响。因此，对示波器探头的识别，以及选择合适探头对示波器进行控制等操作格外重要。当前对于探头类型的识别大多在于示波器连接的同轴电缆连接器(Bayonet Nut Connector，简称BNC)端使用一个弹簧针连接一个特定阻值的电阻Rp到BNC的地端，当探头接入示波器时，特定阻值电阻Rp与示波器内部识别电路形成一个分压电路，通过测量分压后的电压值，从而能够确定不同电压值所对应的探头的类型。

由于现有技术通过一个弹性端子与示波器连接后进行探头类型的识别，因此探头的接触可靠性成为探头能够正确识别的关键，特别是探头的探针在开始接触时，会由于弹簧针的弹性接触造成示波器内部探头识别电路读取一个错误的电压值，进而可能导致读取探头类型错误，进而造成获取的测量结果错误。另外，示波器探头端识别部分一般使用印制电路板(Printed Circuit Board，简称PCB电路板)，在长时间的使用后，探头的弹簧接触部分的滑动磨损也会对探头的识别造成不利影响。可见，若示波器应用不匹配的探头，容易造成示波器测量结果错误，而且不能有效对示波器进行控制。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种信号测量装置及方法，以解决现有技术中，探头类型检测不准确，示波器所应用的探头与其不匹配，容易造成示波器的测量结果不准确，且不能通过探头电路对示波器进行控制的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种信号测量装置，包括：探头电路、信号发生器电路、测量电路以及示波器控制电路；

所述探头电路包括第一耦合线圈、探头端线圈电路，所述第一耦合线圈与所述探头端线圈电路连接；

所述信号发生器电路包括信号发生器、电阻Rs以及第二耦合线圈；所述信号发生器的一端接地，所述信号发生器的另一端与所述电阻Rs的一端连接；所述电阻Rs的另一端与所述第二耦合线圈的一端连接；所述第二耦合线圈的另一端接地；

所述第一耦合线圈和第二耦合线圈相互配合，进行耦合；

所述测量电路的电压监测端连接所述电阻Rs的另一端以及所述第二耦合线圈的一端；

所述测量电路的输出端与所述示波器控制电路连接。

进一步的，所述探头端线圈电路包括一负载电阻，所述负载电阻的两端与所述第一耦合线圈两端连接。

进一步的，所述探头端线圈电路包括一可变电阻，所述可变电阻的一端与所述第一耦合线圈的一端连接；所述可变电阻的滑动端与所述第一耦合线圈的另一端连接。

具体的，所述探头端线圈电路包括一负载电阻和一可调电容；所述负载电阻与所述可调电容并联连接在所述第一耦合线圈的两端。

具体的，所述探头端线圈电路包括一负载电阻和一按键开关；所述按键开关与所述负载电阻并联连接在所述第一耦合线圈的两端。

具体的，所述探头端线圈电路包括一多路开关结构；所述多路开关结构的不动端与所述第一耦合线圈的一端连接；所述多路开关结构的动端包括多个负载电阻；所述多个负载电阻的一端作为所述多路开关结构的动端，所述多个负载电阻的另一端共同连接所述第一耦合线圈的另一端。

一种信号测量方法，应用于上述的信号测量装置；所述方法包括：

控制信号发生器电路发出预设信号；

控制探头电路中的第一耦合线圈与信号发生器电路中的第二耦合线圈进行耦合；

根据所述测量电路的电压监测端，实时获取所述电压监测端所检测到的电压信号；

根据所述电压信号判断所述探头电路所属探头的类型；

控制探头电路中的探头端线圈电路进行预设动作，以使得所述电压监测端所检测到的电压信号发生变化，生成电压信号变化信息；

根据所述电压信号变化信息，对所述示波器进行控制。

具体的，所述探头端线圈电路包括一负载电阻，所述负载电阻的两端与所述第一耦合线圈两端连接；

所述根据所述电压信号判断所述探头电路所属探头的类型，包括：

获取预先设置的探头类型列表；所述探头类型列表中记录有各种探头类型以及其对应的电压信号的电压值；

获取所述电压信号的电压值，并根据所述电压值在所述探头类型列表中查询所述电压值对应的探头类型。

具体的，所述探头端线圈电路包括一可变电阻，所述可变电阻的一端与所述第一耦合线圈的一端连接；所述可变电阻的滑动端与所述第一耦合线圈的另一端连接；

控制探头电路中的探头端线圈电路进行预设动作，以使得所述电压监测端所检测到的电压信号发生变化，生成电压信号变化信息，包括：

控制所述可变电阻的滑动端进行滑动，以使得所述电压监测端所检测到的电压信号发生变化，生成电压信号变化信；

根据所述电压信号变化信息，对所述示波器进行控制，包括：

获取预先设置的示波器控制策略；所述预先设置的示波器控制策略包括各示波器控制动作及其对应的电压信号变化信息；

根据所述电压信号变化信息，在所述示波器控制策略中获取所述电压信号变化信息对应的示波器控制动作；

对所述示波器进行所述示波器控制动作。

具体的，所述探头端线圈电路包括一负载电阻和一可调电容；所述负载电阻与所述可调电容并联连接在所述第一耦合线圈的两端

控制探头电路中的探头端线圈电路进行预设动作，以使得所述电压监测端所检测到的电压信号发生变化，生成电压信号变化信息，包括：

调节所述可变电容，以使得所述电压监测端所检测到的电压信号发生变化，生成电压信号变化信；

根据所述电压信号变化信息，对所述示波器进行控制，包括：

获取预先设置的示波器控制策略；所述预先设置的示波器控制策略包括各示波器控制动作及其对应的电压信号变化信息；

根据所述电压信号变化信息，在所述示波器控制策略中获取所述电压信号变化信息对应的示波器控制动作；

对所述示波器进行所述示波器控制动作。

具体的，所述探头端线圈电路包括一负载电阻和一按键开关；所述按键开关与所述负载电阻并联连接在所述第一耦合线圈的两端；

控制探头电路中的探头端线圈电路进行预设动作，以使得所述电压监测端所检测到的电压信号发生变化，生成电压信号变化信息，包括：

将所述按键开关闭合，以使得所述电压监测端所检测到的电压信号发生变化，生成电压信号变化信；

根据所述电压信号变化信息，对所述示波器进行控制，包括：

获取预先设置的示波器控制策略；所述预先设置的示波器控制策略包括各示波器控制动作及其对应的电压信号变化信息；

根据所述电压信号变化信息，在所述示波器控制策略中获取所述电压信号变化信息对应的示波器控制动作；

对所述示波器进行所述示波器控制动作。

具体的，所述探头端线圈电路包括一多路开关结构；所述多路开关结构的不动端与所述第一耦合线圈的一端连接；所述多路开关结构的动端包括多个负载电阻；所述多个负载电阻的一端作为所述多路开关结构的动端，所述多个负载电阻的另一端共同连接所述第一耦合线圈的另一端；

控制探头电路中的探头端线圈电路进行预设动作，以使得所述电压监测端所检测到的电压信号发生变化，生成电压信号变化信息，包括：

控制所述动端连接多个负载电阻中的不同电阻，以使得所述电压监测端所检测到 的电压信号发生变化，生成电压信号变化信；

根据所述电压信号变化信息，对所述示波器进行控制，包括：

获取预先设置的示波器控制策略；所述预先设置的示波器控制策略包括各示波器控制动作及其对应的电压信号变化信息；

根据所述电压信号变化信息，在所述示波器控制策略中获取所述电压信号变化信息对应的示波器控制动作；

对所述示波器进行所述示波器控制动作。

本发明实施例提供的一种信号测量装置及方法，该信号测量装置包括：探头电路、信号发生器电路、测量电路以及示波器控制电路；所述探头电路包括第一耦合线圈、探头端线圈电路，所述第一耦合线圈与所述探头端线圈电路连接；所述信号发生器电路包括信号发生器、电阻Rs以及第二耦合线圈；所述第一耦合线圈和第二耦合线圈相互配合，进行耦合；所述测量电路的电压监测端连接所述电阻Rs的另一端以及所述第二耦合线圈的一端；所述测量电路的输出端与所述示波器控制电路连接。通过上述信号测量装置，可以通过控制信号发生器电路发出预设信号；进而控制探头电路中的第一耦合线圈与信号发生器电路中的第二耦合线圈进行耦合；从而根据所述测量电路的电压监测端，实时获取所述电压监测端所检测到的电压信号；进而根据所述电压信号判断所述探头电路所属探头的类型；并控制探头电路中的探头端线圈电路进行预设动作，以使得所述电压监测端所检测到的电压信号发生变化，生成电压信号变化信息；从而根据所述电压信号变化信息，对所述示波器进行控制。可见，本发明在确定探头类型时，无需将探头通过弹性端子与示波器连接，而是采用线圈耦合的方式，避免了端子与示波器接触容易产生错误电压值，造成探头识别不准确的问题。同时，通过该信号测量装置还可以实现对示波器的控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种信号测量装置的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的一种信号测量装置的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的一种信号测量装置的结构示意图三；

图4为本发明实施例提供的一种信号测量装置的结构示意图四；

图5为本发明实施例提供的一种信号测量装置的结构示意图五；

图6为本发明实施例提供的一种信号测量装置的结构示意图六；

图7为本发明实施例提供的一种信号测量方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种信号测量装置，如图1所示，该信号测量装置10包括：探头电路101、信号发生器电路102、测量电路103以及示波器控制电路104。

该探头电路101包括第一耦合线圈105、探头端线圈电路106，该第一耦合线圈105与探头端线圈电路106连接。

信号发生器电路102包括信号发生器107、电阻Rs108以及第二耦合线圈109；信号发生器102的一端接地，另一端与电阻Rs108的一端连接；电阻Rs108的另一端与第二耦合线圈109的一端连接；第二耦合线圈109的另一端接地。

第一耦合线圈105和第二耦合线圈109相互配合，进行耦合。

测量电路103的电压监测端1031连接电阻Rs108的另一端以及第二耦合线圈109的一端。

测量电路103的输出端1032与示波器控制电路104连接。此处的测量电路可以包括运算放大器或者均方根值(Root Mean Square，RMS)测量芯片等。

进一步的，如图2所示，该探头端线圈电路106可以包括一负载电阻110，负载电阻110的两端与第一耦合线圈105两端连接。

另外，如图3所示，该探头端线圈电路106可以包括一可变电阻111，可变电阻 111的一端与第一耦合线圈105的一端连接；可变电阻111的滑动端与第一耦合线圈105的另一端连接。

此外，如图4所示，该探头端线圈电路106可以包括一负载电阻112和一可调电容113。负载电阻112与可调电容113并联连接在第一耦合线圈105的两端。

另外，如图5所示，探头端线圈电路106可以包括一负载电阻114和一按键开关115；按键开关115与负载电阻114并联连接在第一耦合线圈105的两端。

另外，如图6所示，探头端线圈电路106可以包括一多路开关结构116。多路开关结构116的不动端与第一耦合线圈105的一端连接。多路开关结构116的动端包括多个负载电阻117。多个负载电阻117的一端作为多路开关结构116的动端，多个负载电阻117的另一端共同连接第一耦合线圈105的另一端。

本发明实施例提供的一种信号测量装置，该信号测量装置包括：探头电路、信号发生器电路、测量电路以及示波器控制电路；探头电路包括第一耦合线圈、探头端线圈电路，第一耦合线圈与探头端线圈电路连接；信号发生器电路包括信号发生器、电阻Rs以及第二耦合线圈；第一耦合线圈和第二耦合线圈相互配合，进行耦合；测量电路的电压监测端连接电阻Rs的另一端以及第二耦合线圈的一端；测量电路的输出端与示波器控制电路连接。通过上述信号测量装置，可以通过控制信号发生器电路发出预设信号；进而控制探头电路中的第一耦合线圈与信号发生器电路中的第二耦合线圈进行耦合；从而根据测量电路的电压监测端，实时获取电压监测端所检测到的电压信号；进而根据电压信号判断探头电路所属探头的类型；并控制探头电路中的探头端线圈电路进行预设动作，以使得电压监测端所检测到的电压信号发生变化，生成电压信号变化信息；从而根据电压信号变化信息，对示波器进行控制。可见，本发明在确定探头类型时，无需将探头通过弹性端子与示波器连接，而是采用线圈耦合的方式，避免了端子与示波器接触容易产生错误电压值，造成探头识别不准确的问题。同时，通过该信号测量装置还可以实现对示波器的控制。

对应于上述的信号测量装置，本发明还提供一种信号测量方法，应用于上述的信号测量装置。如图7所示，该信号测量方法包括：

步骤201、控制信号发生器电路发出预设信号。

此处的预设信号可以是信号发生器发出的正弦波、方波或者脉冲信号等。此处，为了使得测量电路测得的结果更为准确，需要根据探头端线圈电路处的不同结构，选 择合适的信号频率。

步骤202、控制探头电路中的第一耦合线圈与信号发生器电路中的第二耦合线圈进行耦合。

步骤203、根据测量电路的电压监测端，实时获取电压监测端所检测到的电压信号。

步骤204、根据电压信号判断探头电路所属探头的类型。

此处，如图2所示，当探头端线圈电路包括一负载电阻，负载电阻的两端与第一耦合线圈两端连接时，可以获取预先设置的探头类型列表；探头类型列表中记录有各种探头类型以及其对应的电压信号的电压值；之后，获取电压信号的电压值，并根据电压值在探头类型列表中查询电压值对应的探头类型。

例如，在探头类型列表中记录有探头类型有类型一、类型二、类型三；这三种类型的探头可以分别对应电压信号的电压值为1V至2V、2V至3V和3V至4V。该探头类型列表可以通过配置寄存器的参数的方式配置。

步骤205、控制探头电路中的探头端线圈电路进行预设动作，以使得电压监测端所检测到的电压信号发生变化，生成电压信号变化信息。

此处的预设动作可以是如图3所示，控制可变电阻的滑动端进行滑动。还可以是如图4所示，调节可变电容。或者还可以是如图5所示的，将按键开关闭合。又或者是如图6所示，控制多路开关结构的动端连接多个负载电阻中的不同电阻。由于探头端线圈电路中的电阻值由于上述预设动作而发生改变，通过耦合线圈耦合到信号发生器电路，从而使得电压监测端所检测到的电压信号发生变化。

步骤206、根据电压信号变化信息，对示波器进行控制。

此处，根据电压信号变化信息，对示波器进行控制可以获取预先设置的示波器控制策略；预先设置的示波器控制策略包括各示波器控制动作及其对应的电压信号变化信息；之后，根据电压信号变化信息，在示波器控制策略中获取电压信号变化信息对应的示波器控制动作；对示波器进行示波器控制动作。

例如，当电压从1V连续增加到2V时，可以调节示波器的垂直档位从-5V/DIV连续调整到+5V/DIV。此外，示波器控制动作还有很多，例如自动归零、自动测量等，但不仅仅局限于此。

本发明实施例提供的一种信号测量方法，可以通过控制信号发生器电路发出预设 信号；进而控制探头电路中的第一耦合线圈与信号发生器电路中的第二耦合线圈进行耦合；从而根据测量电路的电压监测端，实时获取电压监测端所检测到的电压信号；进而根据电压信号判断探头电路所属探头的类型；并控制探头电路中的探头端线圈电路进行预设动作，以使得电压监测端所检测到的电压信号发生变化，生成电压信号变化信息；从而根据电压信号变化信息，对示波器进行控制。可见，本发明在确定探头类型时，无需将探头通过弹性端子与示波器连接，而是采用线圈耦合的方式，避免了端子与示波器接触容易产生错误电压值，造成探头识别不准确的问题。同时，通过该信号测量装置还可以实现对示波器的控制。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。