一种基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法与流程

本发明涉及测量电学特性参数技术领域，具体为一种基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法。

背景技术：

随着材料科学的迅速发展和广泛应用，新型材料不断出现，其相关的应用研究也吸引了众多研究者的兴趣，测量材料的电学特性参数被人们广泛研究，在测量材料的众多电学特性参数中，测量材料伏安特性参数尤为重要。

现有的用于测量电学特性参数的测量方法存在一定弊端，首先测量材料伏安特性参数时大多数采用具体操作实验，试验方式比较传统，试验效率较低，其次在测量时可能出现电压控制不好，导致流过材料的电流过大，导致材料发热过大损坏，需要更换新的材料才能继续进行试验，比较麻烦，为此我们提出一种基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于测量材料伏安特性参数时大多数采用具体操作实验，试验方式比较传统，试验效率较低，在测量时可能出现电压控制不好，导致流过材料的电流过大，导致材料发热过大损坏，需要更换新的材料才能继续进行试验的问题。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：提供了一种基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法，包括网络控制模块、测试模块、采集输出电流、检测模块，所述网络控制模块包括键盘、鼠标输入、控制主机，所述测试模块包括第一固定电压、第二固定电压、第三固定电压、第四固定电压、第五固定电压，所述检测模块包括检测电压设定范围、检测电流范围。

优选的，所述键盘、鼠标输入的信号输出端口设置有控制主机，所述控制主机的信号输出端口设置有网络控制模块、分析模块，所述键盘、鼠标输入的信号输出端口与控制主机的信号输入端口相连接，所述控制主机的信号输出端口与分析模块的信号输入端口相连接，所述控制主机的信号输出端口与网络控制模块的信号输入端口相连接。

优选的，所述网络控制模块的信号输出端口设置有控制数据输出模块，所述控制数据输出模块的信号输出端口设置有恒定电压模块，所述恒定电压模块的信号输出端口设置有变压器变压模块。

优选的，所述网络控制模块的信号输出端口与控制数据输出模块的信号输入端口相连接，所述控制数据输出模块的信号输出端口与恒定电压模块的信号输入端口相连接，所述恒定电压模块的信号输出端口与变压器变压模块的信号输入端口相连接。

优选的，所述变压器变压模块的信号输出端口设置有测试模块，所述测试模块的信号输入端口与变压器变压模块的信号输出端口相连接。

优选的，所述测试模块的信号输出端口设置有检测电压设定范围、采集输出电流，所述采集输出电流的信号输出端口设置有检测电流范围，所述检测电压设定范围的信号输入端口与测试模块的信号输出端口相连接，所述采集输出电流的信号输入端口与测试模块的信号输出端口相连接，所述检测电流范围的信号输入端口与采集输出电流的信号输出端口相连接。

优选的，所述测试模块与采集输出电流的信号输出端口均设置有控制主机，所述控制主机的信号输入端口与测试模块、采集输出电流的信号输出端口相连接。

优选的，所述检测电压设定范围的信号输出端口设置有网络控制模块，所述检测电压设定范围的信号输出端口与网络控制模块的信号输入端口相连接，所述检测电流范围的信号输出端口设置有网络控制模块，所述检测电流范围的信号输出端口与网络控制模块的信号输入端口相连接。

本发明还提供了一种基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法：

a、当对导体的电学特性参数进行测量时，通过键盘、鼠标输入将调节电压的指令输入控制主机，控制主机根据键盘、鼠标输入键入的调节电压的指令通过网络控制模块将调节电压的指令导入控制数据输出模块；

b、控制数据输出模块将调节电压的指令传输到恒定电压模块，通过变压器变压模块可以将恒定电压模块中恒定电压输出为第一固定电压、第二固定电压、第三固定电压、第四固定电压、第五固定电压乃至更多的电压，将第一固定电压、第二固定电压、第三固定电压、第四固定电压、第五固定电压乃至更多的电压依次施加在同一导体的两端；

c、在对导体施加不同的电压时，检测电压设定范围会对第一固定电压、第二固定电压、第三固定电压、第四固定电压、第五固定电压乃至更多的电压进行检测，检测电压是否符合设定的电压范围，检测电压在设定的范围才能将电压施加于导体两端；

d、当第一固定电压、第二固定电压、第三固定电压、第四固定电压、第五固定电压乃至更多的电压依次施加在导体的两端会产生电流，通过检测电流范围可以检测电流是否超过导体的额定电流，一旦超过额定电流检测电流范围会发送信号指令给网络控制模块，通过网络控制模块发出降压指令，完成电流的减小；

e、将测试模块产生的每一组电压施加在导体上会产生对应的电流，测试模块将每一组电压信息传递给控制主机，同时采集输出电流将对应产生的每一组电流传递到控制主机；

f、控制主机将接受的一组电压对应一组电流的数据处理绘制成伏安特性曲线，并对结果进行分析、评估。

优选的，还包括：在测量电学特性参数之前，检测工作模块是否异常，其检测步骤包括：

向所述工作模块输入测试激励，并收集基于所述工作模块输出的第一信号；

对所述测试激励信号进行信号干扰，并收集基于所述工作模块输出的第二信号；

提取所述第二信号中的干扰信息和剩余信号，并确定所述干扰信息是否与进行信号干扰的干扰规律一致；

若一致，将所述第一信号与剩余信号进行对比分析，根据对比分析结果，确定所述第一信号与剩余信号的第一差量信号；

对所述第一差量信号进行信号拟合；

当拟合结果大于或等于预设值时，判定所述工作模块存在异常，并进行第一报警提醒；

否则，判定所述工作模块可正常工作；

若所述干扰信息与进行信号干扰的干扰规律不一致，则将所述第二信号与第一信号进行对比分析，根据对比分析结果，确定所述第一信号与第二信号的第二差量信号；

将所述第二差量信号输入到异常检测模型，检测所述工作模型是否异常；

若异常，进行第二报警提醒；

其中，所述工作模块是网络控制模块(1)、测试模块(5)、采集输出电流(6)或检测模块(7)中的任一个模块。

优选的，根据对比分析结果，确定所述第一信号与第二信号的第二差量信号的步骤包括：

基于时间戳，截取基于工作模块输出稳定后的第一信号在t1时间段的第一电压值和第一电流值；

基于时间戳，截取基于工作模块输出稳定后的第二信号在t2时间段的第二电压值和第二电流值；

其中，截取的所述t1时间段与t2时间段的时长一致；

对所述第一电压值、第一电流值、第二电压值以及第二电流值预处理，构造电压电流曲线图；

根据所述电压电流曲线图，确定不同时间点所述第一信号与第二信号的第二差量信号。

优选的，提取所述第二信号中的干扰信息和剩余信号，并确定所述干扰信息是否与进行信号干扰的干扰规律一致的步骤包括：

根据公式(1)提取所述第二信号中的干扰信号，根据公式(2)获得剩余信号：

f2＝w-f1(2)；

其中，f1表示提取的干扰信号；f(w)表示提取干扰信号的提取函数；f′(w)表示基于提取函数提取的m个激励周期的干扰信号；max(f′(w))表示提取的m个激励周期中的最大干扰信号；min(f′(w))表示提取的m个激励周期中的最小干扰信号；α表示与所述测试激励相关的激励因子；

根据公式(3)确定m个与测试激励相关的激励周期对应的所述干扰信息的干扰值s；

其中，yi表示激励周期n个时间点中的第i个时间点的干扰激励；χi表示激励周期n个时间点中的第i个时间点对应的剩余信号f2对所述干扰激励的干扰因子；

根据获取的m个干扰值，确定对应的最终规律，并判断所述最终规律是否与进行信号干扰的干扰规律的一致；

若一致，进行第三报警提醒，并执行相应的后续操作；

否则，进行第四报警提醒，并执行相应的后续操作。

与现有技术相比，本发明提供了一种基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法，具备以下有益效果：

1、该基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法，当对导体的电学特性参数进行测量时，通过键盘、鼠标输入将调节电压的指令输入控制主机，控制主机根据键盘、鼠标输入键入的调节电压的指令通过网络控制模块将调节电压的指令导入控制数据输出模块，控制数据输出模块将调节电压的指令传输到恒定电压模块，可以完成指令的传达，实现指令传输的网络控制，速度较快，试验效率较高。

2、该基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法，通过变压器变压模块可以将恒定电压模块中恒定电压输出为第一固定电压、第二固定电压、第三固定电压、第四固定电压、第五固定电压乃至更多的电压，将第一固定电压、第二固定电压、第三固定电压、第四固定电压、第五固定电压乃至更多的电压依次施加在同一导体的两端，通过多组电压分别进行试验有助于提高数据的说服力。

3、该基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法，通过检测电压设定范围会对第一固定电压、第二固定电压、第三固定电压、第四固定电压、第五固定电压乃至更多的电压进行检测，当第一固定电压、第二固定电压、第三固定电压、第四固定电压、第五固定电压乃至更多的电压依次施加在导体的两端会产生电流，通过检测电流范围可以检测电流是否超过导体的额定电流，一旦超过额定电流检测电流范围会发送信号指令给网络控制模块，通过网络控制模块发出降压指令，完成电流的减小，通过这种限制电压和电流的方式可以严格控制电压和电流不能超过导体材料的额定数值，可以起到保护试验材料的目的，可以防止试验材料的烧毁。

4、该基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法，通过测试模块将每一组电压信息传递给控制主机，同时采集输出电流将对应产生的每一组电流传递到控制主机，控制主机将接受的一组电压对应一组电流的数据处理绘制成伏安特性曲线，并对结果进行分析、评估，通过控制主机分析结果比较迅速便捷，分析更加规范，避免计算错误，较为实用。

附图说明

图1为本发明的系统工作原理图；

图2为本发明的算法执行图。

图中：1、网络控制模块；11、键盘、鼠标输入；12、控制主机；2、控制数据输出模块；3、恒定电压模块；4、变压器变压模块；5、测试模块；51、第一固定电压；52、第二固定电压；53、第三固定电压；54、第四固定电压；55、第五固定电压；6、采集输出电流；7、检测模块；71、检测电压设定范围；72、检测电流范围；8、分析模块。

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。

请参阅图1-2，一种基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法，包括网络控制模块1、测试模块5、采集输出电流6、检测模块7，网络控制模块1包括键盘、鼠标输入11、控制主机12，测试模块5包括第一固定电压51、第二固定电压52、第三固定电压53、第四固定电压54、第五固定电压55，检测模块7包括检测电压设定范围71、检测电流范围72。

键盘、鼠标输入11的信号输出端口设置有控制主机12，控制主机12的信号输出端口设置有网络控制模块1、分析模块8，键盘、鼠标输入11的信号输出端口与控制主机12的信号输入端口相连接，控制主机12的信号输出端口与分析模块8的信号输入端口相连接，控制主机12的信号输出端口与网络控制模块1的信号输入端口相连接。

网络控制模块1的信号输出端口设置有控制数据输出模块2，控制数据输出模块2的信号输出端口设置有恒定电压模块3，恒定电压模块3的信号输出端口设置有变压器变压模块4。

网络控制模块1的信号输出端口与控制数据输出模块2的信号输入端口相连接，控制数据输出模块2的信号输出端口与恒定电压模块3的信号输入端口相连接，恒定电压模块3的信号输出端口与变压器变压模块4的信号输入端口相连接。

变压器变压模块4的信号输出端口设置有测试模块5，测试模块5的信号输入端口与变压器变压模块4的信号输出端口相连接。

测试模块5的信号输出端口设置有检测电压设定范围71、采集输出电流6，采集输出电流6的信号输出端口设置有检测电流范围72，检测电压设定范围71的信号输入端口与测试模块5的信号输出端口相连接，采集输出电流6的信号输入端口与测试模块5的信号输出端口相连接，检测电流范围72的信号输入端口与采集输出电流6的信号输出端口相连接。

测试模块5与采集输出电流6的信号输出端口均设置有控制主机12，控制主机12的信号输入端口与测试模块5、采集输出电流6的信号输出端口相连接。

检测电压设定范围71的信号输出端口设置有网络控制模块1，检测电压设定范围71的信号输出端口与网络控制模块1的信号输入端口相连接，检测电流范围72的信号输出端口设置有网络控制模块1，检测电流范围72的信号输出端口与网络控制模块1的信号输入端口相连接。

工作时，当对导体的电学特性伏安特性参数进行测量时，通过键盘、鼠标输入11将调节电压的指令输入控制主机12，控制主机12根据键盘、鼠标输入11键入的调节电压的指令通过网络控制模块1将调节电压的指令导入控制数据输出模块2，控制数据输出模块2将调节电压的指令传输到恒定电压模块3，可以完成指令的传达，实现指令传输的网络控制，速度较快，试验效率较高，通过变压器变压模块4可以将恒定电压模块3中恒定电压输出为第一固定电压51、第二固定电压52、第三固定电压53、第四固定电压54、第五固定电压55乃至更多的电压，将第一固定电压51、第二固定电压52、第三固定电压53、第四固定电压54、第五固定电压55乃至更多的电压依次施加在同一导体的两端，通过多组电压分别进行试验有助于提高数据的说服力，在对导体施加不同的电压时，检测电压设定范围71会对第一固定电压51、第二固定电压52、第三固定电压53、第四固定电压54、第五固定电压55乃至更多的电压进行检测，检测电压是否符合设定的电压范围，检测电压在设定的范围才能将电压施加于导体两端，当第一固定电压51、第二固定电压52、第三固定电压53、第四固定电压54、第五固定电压55乃至更多的电压依次施加在导体的两端会产生电流，通过检测电流范围72可以检测电流是否超过导体的额定电流，一旦超过额定电流检测电流范围72会发送信号指令给网络控制模块1，通过网络控制模块1发出降压指令，完成电流的减小，通过这种限制电压和电流的方式可以严格控制电压和电流不能超过导体材料的额定数值，可以起到保护试验材料的目的，可以防止试验材料的烧毁，将测试模块5产生的每一组电压施加在导体上会产生对应的电流，测试模块5将每一组电压信息传递给控制主机12，同时采集输出电流6将对应产生的每一组电流传递到控制主机12，控制主机12将接受的一组电压对应一组电流的数据处理绘制成伏安特性曲线，并对结果进行分析、评估，通过控制主机12分析结果比较迅速便捷，分析更加规范，避免计算错误，较为实用。

综上，当对导体的电学特性伏安特性参数进行测量时，当对导体的电学特性伏安特性参数进行测量时，通过键盘、鼠标输入11将调节电压的指令输入控制主机12，控制主机12根据键盘、鼠标输入11键入的调节电压的指令通过网络控制模块1将调节电压的指令导入控制数据输出模块2，控制数据输出模块2将调节电压的指令传输到恒定电压模块3，可以完成指令的传达，实现指令传输的网络控制，速度较快，试验效率较高；通过变压器变压模块4可以将恒定电压模块3中恒定电压输出为第一固定电压51、第二固定电压52、第三固定电压53、第四固定电压54、第五固定电压55乃至更多的电压，将第一固定电压51、第二固定电压52、第三固定电压53、第四固定电压54、第五固定电压55乃至更多的电压依次施加在同一导体的两端，通过多组电压分别进行试验有助于提高数据的说服力；通过检测电压设定范围71会对第一固定电压51、第二固定电压52、第三固定电压53、第四固定电压54、第五固定电压55乃至更多的电压进行检测，当第一固定电压51、第二固定电压52、第三固定电压53、第四固定电压54、第五固定电压55乃至更多的电压依次施加在导体的两端会产生电流，通过检测电流范围72可以检测电流是否超过导体的额定电流，一旦超过额定电流检测电流范围72会发送信号指令给网络控制模块1，通过网络控制模块1发出降压指令，完成电流的减小，通过这种限制电压和电流的方式可以严格控制电压和电流不能超过导体材料的额定数值，可以起到保护试验材料的目的，可以防止试验材料的烧毁；通过测试模块5将每一组电压信息传递给控制主机12，同时采集输出电流6将对应产生的每一组电流传递到控制主机12，控制主机12将接受的一组电压对应一组电流的数据处理绘制成伏安特性曲线，并对结果进行分析、评估，通过控制主机12分析结果比较迅速便捷，分析更加规范，避免计算错误。

本发明还提供了一种基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法，

a、当对导体的电学特性伏安特性参数进行测量时，通过键盘、鼠标输入11将调节电压的指令输入控制主机12，控制主机12根据键盘、鼠标输入11键入的调节电压的指令通过网络控制模块1将调节电压的指令导入控制数据输出模块2；

b、控制数据输出模块2将调节电压的指令传输到恒定电压模块3，通过变压器变压模块4可以将恒定电压模块3中恒定电压输出为第一固定电压51、第二固定电压52、第三固定电压53、第四固定电压54、第五固定电压55乃至更多的电压，将第一固定电压51、第二固定电压52、第三固定电压53、第四固定电压54、第五固定电压55乃至更多的电压依次施加在同一导体的两端；

c、在对导体施加不同的电压时，检测电压设定范围71会对第一固定电压51、第二固定电压52、第三固定电压53、第四固定电压54、第五固定电压55乃至更多的电压进行检测，检测电压是否符合设定的电压范围，检测电压在设定的范围才能将电压施加于导体两端；

d、当第一固定电压51、第二固定电压52、第三固定电压53、第四固定电压54、第五固定电压55乃至更多的电压依次施加在导体的两端会产生电流，通过检测电流范围72可以检测电流是否超过导体的额定电流，一旦超过额定电流检测电流范围72会发送信号指令给网络控制模块1，通过网络控制模块1发出降压指令，完成电流的减小；

e、将测试模块5产生的每一组电压施加在导体上会产生对应的电流，测试模块5将每一组电压信息传递给控制主机12，同时采集输出电流6将对应产生的每一组电流传递到控制主机12；

f、控制主机12将接受的一组电压对应一组电流的数据处理绘制成伏安特性曲线，并对结果进行分析、评估。

本发明还提供了一种基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法，还包括：在测量电学特性参数之前，检测工作模块是否异常，其检测步骤包括：

向所述工作模块输入测试激励，并收集基于所述工作模块输出的第一信号；

对所述测试激励信号进行信号干扰，并收集基于所述工作模块输出的第二信号；

提取所述第二信号中的干扰信息和剩余信号，并确定所述干扰信息是否与进行信号干扰的干扰规律一致；

若一致，将所述第一信号与剩余信号进行对比分析，根据对比分析结果，确定所述第一信号与剩余信号的第一差量信号；

对所述第一差量信号进行信号拟合；

当拟合结果大于或等于预设值时，判定所述工作模块存在异常，并进行第一报警提醒；

否则，判定所述工作模块可正常工作；

若所述干扰信息与进行信号干扰的干扰规律不一致，则将所述第二信号与第一信号进行对比分析，根据对比分析结果，确定所述第一信号与第二信号的第二差量信号；

将所述第二差量信号输入到异常检测模型，检测所述工作模型是否异常；

若异常，进行第二报警提醒；

其中，所述工作模块是网络控制模块(1)、测试模块(5)、采集输出电流(6)或检测模块(7)中的任一个模块。

该实施例中，输入的测试激励，可以是任何一种可以对工作模块进行检测的检测信号；

该实施例中，首先，确定激励信号直接对应的第一信号，其次，在激励信号的基础上进行信号干扰获得第二信号，便于有效的对比分析。

该实施例中，第一信号与剩余信号的第一差量信号以及第一信号与第二信号的第二差量信号可以是对应时间点的电压电流的差值；

该实施例中，第一报警提醒、第二报警提醒，可以是语音、振动、灯光中的任一种或多种的组合。

上述技术方案的有益效果是：通过对工作模块进行检测，可以有效的确定工作模块的异常与否，可以有效的保证其工作模块在测量电学特性参数的准确性，其中，通过不同的检测方式，进一步提高对工作模块的异常与否的检测。

本发明还提供了一种基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法，根据对比分析结果，确定所述第一信号与第二信号的第二差量信号的步骤包括：

基于时间戳，截取基于工作模块输出稳定后的第一信号在t1时间段的第一电压值和第一电流值；

基于时间戳，截取基于工作模块输出稳定后的第二信号在t2时间段的第二电压值和第二电流值；

其中，截取的所述t1时间段与t2时间段的时长一致；

对所述第一电压值、第一电流值、第二电压值以及第二电流值预处理，构造电压电流曲线图；

根据所述电压电流曲线图，确定不同时间点所述第一信号与第二信号的第二差量信号。

上述技术方案的有益效果是：通过截取稳定后的信号在时间段内的电压电流值，便于确保获取数据的可靠性，通过构造电压电流曲线图，便于有效的确定第一信号与第二信号的差量信号。

本发明还提供了一种基于网络控制的用于测量电学特性参数的测量方法，提取所述第二信号中的干扰信息和剩余信号，并确定所述干扰信息是否与进行信号干扰的干扰规律一致的步骤包括：

根据公式(1)提取所述第二信号中的干扰信号，根据公式(2)获得剩余信号：

f2＝w-f1(2)；

其中，f1表示提取的干扰信号；f(w)表示提取干扰信号的提取函数；f′(w)表示基于提取函数提取的m个激励周期的干扰信号；max(f′(w))表示提取的m个激励周期中的最大干扰信号；min(f′(w))表示提取的m个激励周期中的最小干扰信号；α表示与所述测试激励相关的激励因子；

根据公式(3)确定m个与测试激励相关的激励周期对应的所述干扰信息的干扰值s；

其中，yi表示激励周期n个时间点中的第i个时间点的干扰激励；χi表示激励周期n个时间点中的第i个时间点对应的剩余信号f2对所述干扰激励的干扰因子；

根据获取的m个干扰值，确定对应的最终规律，并判断所述最终规律是否与进行信号干扰的干扰规律的一致；

若一致，进行第三报警提醒，并执行相应的后续操作；

否则，进行第四报警提醒，并执行相应的后续操作。

该实施例中，第三报警提醒、第四报警提醒可以是语音、振动、灯光中的任一种或多种的组合。

该实施例中，一个激励周期内存在多个时间点，且该时间点为激励时间点。

上述技术方案的有益效果是：通过根据公式(1)便于有效的提取干扰信号，且通过公式(2)便于获取剩余信号，进而为后续确定来自剩余信号对干扰激励的干扰因子，通过公式(3)便于确定m个激励周期的干扰值，为确定最终规律提供数据基础，进而通过报警提醒，便于进行有效提醒。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。