]所述模拟量输入调整电路包括通道隔离电路、滤波电路，隔离电路采用光耦，滤波电路为带通滤波电路。
[0051]所述存储器采用大容量SD卡，具有易拔插、可扩展特点。
[0052]所述串口接口电路、USB接口电路能够实现信号分析仪与计算机的通讯，实现数据导出至计算机，方便进一步深入分析。
[0053]所述触摸屏显示器能够接受用户输入、修改参数。
[0054]所述大容量电池具有持续供电时间长久、电压稳定等特点。
[0055]图1为本发明提供的水电厂三维空间电磁场分布检测装置结构示意图，包括:ARM嵌入式内核、模拟量输入调整电路、存储器、串口接口电路、USB接口电路、触摸屏显示器、大容量电池、嵌入式软件系统。所述ARM嵌入式内核为所述三维空间电磁场分布检测装置的逻辑控制核心，用于控制模拟量输入调整电路、存储器模块、串口接口电路、USB接口电路和触摸屏显示器的工作过程；所述ARM嵌入式内核还用于接收来自所述模拟量输入调整电路的信号，完成模数转换；所述ARM嵌入式内核通过所述串口接口电路、USB通信接口模块与终端机通信；所述嵌入式软件系统接受用户输入，接受并显示所述ARM嵌入式内核采集的数据，并实现数据管理功能。
[0056]以下对各模块的功能详细介绍:
[0057](一)ARM嵌入式内核
[0058]所述ARM主控芯片与各模块的具体连接电路见图2。所述ARM嵌入式内核选用STM32F103RCT6处理器，拥有48KB SRAM、256KB FLASH、2个基本定时器、4个通用定时器、2个高级定时器、2个DMA控制器(共12个通道)、3个SP1、2个IIC、5个串口、I个USB、I个CAN、1个SD1接口及51个通用1接口。该芯片性价比较高，使用数字3.3V电源和模拟3.3V电源分别供电，P3和Pl分别用于PORTA和PORTB的1 口引出，P4 口连接串口输出，对应着串口 1(PA9/PA10)。
[0059](二)USB通信接口模块
[0060]所述ARM嵌入式内核核载USB接口电路中，外部设备通过USB接口提供电源，ARM嵌入式内核PAll引脚与USB接线口 D-连接，ARM嵌入式内核PA12引脚与USB接线口 D+连接，USB接口使用5PIN的Mini USB头引出，实现与计算机等其他外部设备实现连接。
[0061 ](三)USB转串口模块
[0062]所述USB转串口模块电路接线见图2。ARM嵌入式内核串口引脚为PA9、PA10，CH340G芯片【USB转串口芯片】的RXD、TXD引脚与ARM嵌入式内核串口引脚PA9、PAlO连接，实现串口与USB之间的转换；CH340G芯片RTS、DTR引脚通过两个三极管Ql、Q2及相关电阻控制ARM嵌入式内核RST (复位)和Β00Τ0引脚的电平，实现软件下载自动控制。CH340G芯片的D+引脚与USB_232接口的D+连接，CH340G芯片的D-引脚与USB_232接口的D-引脚连接，实现ARM嵌入式内核串口到USB接口的转换。
[0063](四)模拟信号调理模块
[0064]为避免不同模拟量通道之间相互干扰，同时满足ARM嵌入式内核的ADC模块0-3V输入信号电平要求，模拟信号调理模块实现对模拟信号的隔离、滤波，将模拟信号电平转换以达到ARM核内ADC输入信号电平的要求。
[0065]所述模拟信号的隔离模块见图3，所述隔离电路采用IS0124P光隔离芯片，用双电源土 15V供电，双极性土 1V输出，供电电压范围为±4.5V?土 18V，该芯片功耗低，最大非线性误差仅为0.01%，可以实现强弱电的无损隔离及不同输入通道之间的隔离，防止串扰。
[0066]所述模拟信号滤波电路见图4，所述模拟信号滤波采用UAF42滤波器，对经过隔离芯片IS0124P后输出的信号完成切比雪夫二阶低通滤波，截止频率和放大倍数可以直接调整外围电阻Rfi和R ^来实现。
[0067](五)存储模块
[0068]所述存储模块采用SD卡，具有存储容量大(32Gb以上)、支持SPI接口、方便移动、快速数据传输率、且尺寸多种可选等特点。所述大容量SD卡接口电路见图6，所述SD卡采用SPI通讯模式，SD卡片选信号CS低电平有效时SD卡的SPI模式被启用，SD卡的片选(SD_CS)连接 ARM 嵌入式内核 PA3 针脚，SD 卡的 SPI 接口(SPI1_M0S1、SPI1_SCK、SPI1_MIS0)连接ARM嵌入式内核SPII针脚。
[0069](六)触摸屏显示器
[0070]所述触摸屏显示器采用TFTIXD模块，具有高分辨率、真彩显示、触屏控制、屏幕尺寸可选等优点。所述触摸屏显示器接口电路见图5，所述触摸屏显示器选用2.8寸TFTIXD模块，接口为16位80并口，考虑到彩屏数据量较大，采用16位并联方式与ARM内核相连接，该模块中CS为TFTIXD片选信号，WR为向TFTIXD写入数据，RD为向TFTIXD读取数据，D [15:0]为16位双向数据线，与ARM核的相应I/O接口相连接，RST为硬复位TFTLCD，RS为命令/数据标志位(O表示读写命令，I表示读写数据)。
【主权项】
1.一种水电厂三维空间电磁场分布检测装置，其特征在于，包括依次相连的电磁场天线及探头、调理电路、微处理器和人机接口模块； 所述的电磁场天线及探头包括立体式磁场感应天线和立体式电场测量探头； 所述的调理电路为双通道信号处理电路，分别用于处理立体式磁场感应天线和立体式电场测量探头输出的信号，每路信号处理电路包括前级的隔离电路和滤波放大电路； 微处理器或调理电路中集成有对滤波放大电路输出的信号进行模/数转换的A/D转换器。2.根据权利要求1所述的水电厂三维空间电磁场分布检测装置，其特征在于，所述的微处理器采用ARM嵌入式处理器。3.根据权利要求2所述的水电厂三维空间电磁场分布检测装置，其特征在于，隔离电路采用光耦，滤波电路为带通滤波电路。4.根据权利要求1所述的水电厂三维空间电磁场分布检测装置，其特征在于，磁场天线采用多匝矩形线圈。5.根据权利要求1所述的水电厂三维空间电磁场分布检测装置，其特征在于，电场天线采用金属平行板电容。6.根据权利要求1所述的水电厂三维空间电磁场分布检测装置，其特征在于，还包括USB接口以及用于与上位机通信的串口接口电路；USB接口和串口接口电路均与微处理器相连。7.根据权利要求6所述的水电厂三维空间电磁场分布检测装置，其特征在于，所述的USB接口通过微处理器的1端口和USB转串口芯片CH340G实现。8.根据权利要求2所述的水电厂三维空间电磁场分布检测装置，其特征在于，所述的微处理器采用STM32F103主控芯片；所述的人机接口模块包括触摸显示屏和键盘。9.根据权利要求1-8任一项所述的水电厂三维空间电磁场分布检测装置，其特征在于，还包括与微处理器相连的存储模块；所述的存储模块为SD卡；人机接口模块中设有TFT型IXD显示屏；TFT型IXD显示屏采用16位并联接口与微处理器相连；隔离电路采用作为集成式隔离放大器IS0124P ;滤波电路采用通用有源滤波器UAF42。10.一种水电厂三维空间电磁场分布检测方法，其特征在于，采用权利要求9所述的水电厂三维空间电磁场分布检测装置实现水电厂三维空间电磁场分布检测； 采用立体式磁场感应天线和立体式电场测量探头分别探测磁场和电场，形成磁场信号输出和电场信号两路输出信号； 采用集成有两个信号处理电路的调理电路对所述的两路输出信号进行隔离和滤波； 采用微处理器对调理电路输出的信号进行采集； 采用SD卡对微处理器采集的数据进行存储。
【专利摘要】本发明公开了一种水电厂三维空间电磁场分布检测装置及方法，装置包括依次相连的电磁场天线及探头、调理电路、微处理器和人机接口模块；所述的电磁场天线及探头包括立体式磁场感应天线和立体式电场测量探头；所述的调理电路为双通道信号处理电路，分别用于处理立体式磁场感应天线和立体式电场测量探头输出的信号，每路信号处理电路包括前级的隔离电路和滤波放大电路；微处理器或调理电路中集成有对滤波放大电路输出的信号进行模/数转换的A/D转换器。该水电厂三维空间电磁场分布检测装置及方法易于实施，能精确检测水电厂三维空间电磁场分布情况。
【IPC分类】G05B23/02
【公开号】CN105116875
【申请号】CN201510428221
【发明人】寇攀高, 吴长利, 李长胜, 付亮, 肖剑, 邹桂丽
【申请人】国家电网公司, 国网湖南省电力公司, 国网湖南省电力公司电力科学研究院
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月20日