专利名称:双功能数字万用表的制作方法
本发明是关于多功能测量装置，更具体地说是关于设有一个进行多种各色各样的测量时分时用的单独测量电路和多个用于同时显示该多种各色各样测量结果的显示器的装置。
众所周知，在测量技术中可以使用一单个测量仪表履行多种不同的测量功能中的任一种。这类测量仪表就是周知的万用表，其中包括，例如，伏欧计和真空管伏特计等。数字控制或具有数字输出显示器的万用表就是周知的数字万用表。数字万用表与其它万用表类似，包括一单独的测量装置，这种测量装置在按一定程序工作的控制器的控制下，能在任一时候履行对某一项参数进行测量的单独测量功能，测量结果按预定精度显示在一个多数字显示器上。
因此，现有技术的测量仪表，特别是数字万用表，都具有灵敏的测量电路和复杂的控制电路。在数字万用表中，可采用，例如，编程微处理机作为控制器，与一个外部键盘或其它装置一起输入控制信号以及操作者的指令来设定所希望的测量功能。由于采用了微处理机控制器，测量议表可以进行的测量功能的数目大大增加了。因而数字万用表是能进行各种复杂特殊测量的昂贵装置。
一般测量仪表通常都采用一组输入引线，引线上设有探针，用以接触电路节点，以在该处测定所需要的参数。在现有技术中，大家都知道，一般需要有两根这类输入引线来测定诸如电流或电压之类的电气参数。数字万用表的控制器能够使测量装置履行各种功能以测定被测电气信号参数的一系列特性，例如测定电流或电压频率，峰值或均方根交流值，直流值、阻抗比等。
在许多场合下往往希望或需要在一个或多个电路点上测定若干不同的电路参数，或求出一个或多个所测参数的若干特性。例如可能需要测定在线路上两个别点上的电流或电压，或测定线路某一个单独部位的电流和电压，或者可能需要测定线路某一特定部位上信号的频率和大小，以确定线路的频率响应。再有，还可能需要测定一电路参数的阻抗和电路两端的电压或在电路不同部位的电压或电流。
在上述各例中，在现有技术中就需要使用两个现有技术的数字万用表或其它测量装置，以进行所需的测量和显示出测量结果。但如上面所指出的那样，采用多个测量仪表即要完全重复配置整个测量系统，因而是不实惠的。
因此在某些情况下，用户为了减少开支往往总想或需要使用单个测量仪表。在这种安排方式下，用户就需要给控制器提供第一输入指令(例如给测量功能键提供第一设定值)以获取第一测定值，然后再给控制器提供第二输入指令(例如给测量功能键提供第二设定值)以获取第二测定值。
但在这种情况下，用单个测量仪表进行的诸测量就被一明显的时间间隔所分隔，即用户需要往测量仪表输入两个指令和/或将测量仪表的各输入引线重接到电路不同的各点上。此外，由于只采用单个测量仪表，因此用户需要依靠自己的记忆力来回想两测量值。
显然以这样的测量方式测量结果是会出错的，一来两参数值是经过显著的时间间隔之后得出的，二来所测出的参数可能有一个或两者都被忘掉或记错。在需要大体上同时读取读数和需要给用户同时显示两个或以上的测定结果时，就需要采用多个测量仪表的昂贵装置。
因此在现有技术中需要有一个价格不贵又能进行多种测量而且大体上同时显示测量结果的装置。
所以本发明的一个目的是解决现有技术中存在的上述困难，提供一个能测定多项参数或该参数的特性并能同时显示多项测量结果的单个测量装置。
本发明一个更具体的目的是提供一种价格不贵的测量设备，该设备中采用一个单独的测量电路以分时的方式测定多项参数或特性，测量结果同时显示在多个显示器上。
本发明还有另一个目的，即提供一种测量设备，该设备中的一个可编程微处理机控制器控制着单独的测量电路，以测定一系列单独的参数，这些参数是由一组或多组输入引线接到测量电路上的，每一测量结果则大体同时显示在预定的分开的多个显示器上。
根据本发明的上述和其它目的，本发明公开了一种用以测定某一受测试信号的各种参数的多项特性的设备，受测试的信号则是通过一组输入引线加到该设备上的。在本发明的测量设备中设有一个测定多项特性时共用的单独测量装置。此单独测量装置每次都只测定多项特性中的一项特性，另外还设有一个控制装置，用以选择装由该单独测量装置顺次测定的多项特性。因此该单独测量装置提供多项表示在控制装置控制下依次测出的测定值的数据。此外还设有多个显示器，用以同时显示表示顺次测出的测定值的数据。
控制装置最好包括一个可编程微处理机，该微处理机按一定程序编程，以选择由单独测量装置顺次测定的至少第一和第二特性，使得多个显示器确实能同时显示顺次测出的测定值。微处理机还可这样编程，使可以选择单独测量装置对加到其上的电气参数应履行的至少第一和第二种功能，以便可以测定并由多个显示器同时显示单个参数的不同特性。用户可使用键盘或其它输入装置来选择某特定的特性或功能，向编程了的微处理机输入。
根据本发明的另一个方面，我们还改进了一测量设备，该测量设备包括一测量电路、一测量电路输出信号用的微处理机、一显示器的驱动器和一显示器。根据本发明，测量设备包括多个显示器，且微处理机系编程得可以使测量电路履行一系列功能，并将各项特定功能的结果传送到各特定显示器上。
根据改进的一种形式，微处理机可以编程得使其能使测量电路可对加到其上的一系列输入参数履行一系列功能，并将特定功能的结果传送到特定的显示器上。这样就可以对不同信号进行不同的测量，并同时显示结果。
根据本发明的另一种形式，微处理机可以编程得使其可使测量电路对一组输入参数履行一系列功能，并将特定功能的效果传送到特定的显示器上。这样就可以对同一个信号进行不同的测量，并同时显示结果。
参照附图阅读下面对实现本发明的最佳方式的介绍，熟悉本专业的普通技术人员就更易于理解本发明的上述及其它方面、特点和优点。
图1是现有技术数字万用表的方框图。
图2是现有技术数字万用表微处理机的流程图。
图3是结合本发明的数字万用表的方框图。
图4是本发明万用表微处理机的流程图。
图5是结合本发明特点的一个测量仪表的面板示意图。
现在参看图1，这是现有技术一般数字万用表的方框图。熟悉本专业的普通技术人员都知道，使用这种测量仪表时，是在一组输入引线10上将输入信号加到测量电路12上来进行工作的。输入信号可以是线路两点之间的电压、通过某个别电路元件的电流等等。
测量电路12对由引线10提供的信号履行一个或多个适当的功能，得出一个结果，并将结果转换成数字形式，供微处理机14进行处理。例如，测量线路12可将输入信号从模拟信号转换成数字信号，并测定其峰值。这类转换技术在转让给本专利申请人的美国专利4，556，867中有介绍，并引入本说明书中以供参改。
测量电路12还可以测定输入信号的均方根值，或测定信号过零点的数目或极性变换的次数，以确定输入信号的频率。要测定电流时，可测定某一适当内阻抗两端的电压值，要测定阻抗时，则可往输入引线10上加内部产生的电压，然后测出其中的电流。
测量电路12可根据由微处理机14提供给它的控制信号对输出信号参量履行适当的功能。如前所述，现有技术的数字万用表要给微处理机发出适当的指令时，需要将手动功能开关(图中未示出)切换到适当的功能设定位置。微处理机一收到该适当指令，就控制测量线路12使其对输入信号进行适当的测量或获取输入信号的适当功能。
一旦完成规定的测量或履行所希望的功能之后，测量电路就以数字的形式向微处理机14提供所需要的信号特性(例如，信号的大小、频率等)。
微处理机14系编程得使其可将手动功能开关的设定转换成向测量电路提供的适当控制信号。此外，微处理机14还编程得使其可以将测量电路12输出的数字信息变换成适宜在显示器16上显示的格式。适当经过变换后的信号被传送到显示器的驱动器18上，以便适当地驱动显示器16。
现在参看图2，这是微处理机14的工作流程示意图。如图中所展示的那样，在步骤20接通测量设备的电源后，在步骤22，微处理机根据手动功能选择开关(图中未示出)的设定将测量电路预置到适当的测量方式上。测量线路12是在步骤22中设定到适当的方式，以履行所要求的功能或获取所输入信号的需要的特性。这时微处理机进入数字万用表的主测量循环中。
这之后，在步骤24微处理机14读出由测量电路12所提供的输出数据。在步骤26，微处理机将来自测量电路12的数据转换成显示用的合适格式，并在步骤28将该格式传送到显示器的驱动器18。重复上述一系列操作直到微处理机14从外部接到改变测量方式的指令为止。在步骤30可以看到，微处理机14确定外部是否已提供改变方式的指令。若步骤30确定的结果是否定的，操作就恢复到步骤24，继续对输入信号的同一特性进行测量。
若步骤30的结果是肯定的，即从外部已给出改变方式的指令(例如通过改变手动功能调定开关的设定)，微处理机14的操作就返回到步骤22，这时设定新的测量方式。这样，微处理机14给测量电路12输出适当的控制信号，使其履行由用户刚设定的功能。这之后，操作就以改变了的方式继续循环(如上所述)，直到在步骤30检测到另一个外部改变方式的指令为止。
这样，现有技术的数字万用表会重复履行一种测量方式，会确定某一输入信号的一个特性，并会提供单个测量值的大体上连续的显示，直到外部的方式改变指令输入为止。
这种操作过程也可用程序描述语言或伪代码注解表示如下接通电源循环设定测量方式重复从测量电路获得读出值将读出值转换成显示格式输出读出值以进行显示。
直至选出不同的测量方式为止。
循环结束在本发明中，对现有技术在结构和操作方面都进行了改革，以便用一个仪表自动进行多项原先需要多个仪表进行的测量。更具体地说，如前面所简单介绍的那样，采用了单个数字万用表的单个测量电路进行至少顺次的两种功能，而且在单个数字万用表上至少设两个显示器显示多项结果。这样，通过改变微处理机的控制程序，通过另加一个显示器，并通过改变显示器的驱动器，就可以获得一个完全能够模拟两个或两个以上现有技术数字万用表的工作的数字万用表。
现在参看图3，这是本发明一个最佳实施例的示意图，其中单个数字万用表自动履行两项功能，并显示两个测量结果。
更具体地说，测量电路32接收在输入端33上所提供的输入信号。从图中可以看到，输入引线的数目增加了，因而可以向测量电路输入多个不同的信号或参数。但不言而喻，本发明的原理提供了多项特性的显示。这些特性可以是单个信号或参数的不同功能，也可以是输入到测量电路中的不同信号或参数的一个或多个功能。
因此图3中所示的3根输入引线33仅仅是一种操作方式的示例而已，其中来自电路中两个点上的电压信号输入到测量电路上，同样还输入了一个公共参考电位。当希望知道在两输入引线上的相对于在第三引线上的公共参考值的两电压值时，微处理机34向测量电路32提供控制信号，先是测量和确定其中一个输入引线上的电压值，再测量和确定另一输入引线上的电压值。
微处理机34将该两输出信号变换成显示用的适当格式，并提供用于在主显示器36a和副显示器36b进行显示的该格式。显示驱动器38接收来自微处理机34的信号，并在微处理机34的控制下将该适当的信号传送到适当的显示器上。
从前面所述的可知，接入测量电路32的输入引线的数目可以比现有技术的有所增加。但这种修改未必增加了测量电路的复杂性。相反，可以在测量电路32的输入端设置一个简单的可控制的开关电路(图中未示出)。该开关电路可以根据来自微处理机34的控制信号将来自多组输入引线的一组或另一组的输入提供给测量电路。同样的控制信号可送到显示驱动器上以启动主显示器34a或副显示器36b，从而显示测量结果。当然设在本发明测量仪表上的显示器的数目不一定非局限于两个不可。
下面用伪代码注解说明本发明的经过改进的测量设备的工作情况。
接通电源循环确定主方式和副方式重复设定主测量方式等候测量电路的测量确定从测量电路获取主要读出值将主要读出值转换成显示格式设定副测量方式等候测量电路的测量确定从测量电路获取副读出值将副读出值转换成显示格式将主读出值和副读出值输出到显示器上，直至选择出另一对不同的测量方式为止。
循环结束图4的流程图展示了同一个操作过程。如图中所示，从上面的伪代码注解也可以理解到，本发明需要对现有数字万用表控制程序进行修改，以便根据一外部输入指令来确定一系列测量方式。这样可以设置一单独多功能选择键盘，连同一个输入键，用以标明某一所选定的功能系为主功能或副功能。根据这一点，在步骤42微处理机34识别在其上将显示具体所测得的输入参数的特性的具体显示器。
步骤44开始一系列能获得表示主测量结果的显示输出的步骤。步骤46开始一系列能获得另外表示副测量结果的一显示输出的步骤。在步骤48，两显示输出都传送到显示驱动器38，以便输出到并显示在各自的显示器36a和36b上。
下面列举了一些说明本发明操作情况的实例。在一些实例中提供了将由测量电路测定并将在双功能数字万用表的主显示器和副显示器上进行显示的主特性和副特性的设定操作，还介绍了具体双测量配置方式的功能和应用。
主特性 副特性 说明以一毫瓦为 频率 在主显示器上的信号电平(以dBm为单位)参照功率之 在副显示器上的频率用以测定频率响应。
分贝值(dBm)最小值/ 连续 显示信号的峰值和/或零值，同时监控电流信最大值 号。两个显示只需一次测量。
触动/保持 连续 在主显示器上获取和保持稳定的读出值，同时在副显示器上显示电流输入值。两个显示只需一次测量。
伏 毫安 同时测定电压和电流。可用于监控电源。
直流电压 交流电压 同时测定直流和交流电压。例如可用以测定电源电压和波动。
直流电压 电阻 交替测定电阻和电压。所显示的直流电压值取决于所测电路在方式交换过程中充电和放电的快慢，因此可推断电路的电容值。
结合本发明的测量仪表如图5中的50所示。图中，输入端33a和33b是为两组输入引入线而设的。主显示器36a和副显示器36b根据键52的选择结果显示两个特性(无论是一项或多项参数)。显示器还设置有标明在显示中的特性的标志以及其极性符号。
应该理解的是，虽然这里所列举的最佳实施例中的操作提供了测量电路32在输出显示信号之前的两测量功能的操作，从而两个显示是在单个操作步骤48中进行的，但操作过程可以修改如下。具体地说，可以在单独的一步骤中将主要结果送到显示驱动器38中，该步骤可插入在图4的流程图中紧接步骤46之前。同样，副结果也可以在步骤48被单独提供。因此尽管两测量值是同时显示的，仍然可以对两显示器交替进行更新。
另外，虽然本发明的结构所进行的一系列测量在前面的实例中仅以两个测量过程为例，熟悉本专业的普通技术人员不难理解，图4中的流程图可以进一步修改，来控制测量电路32令其对任意数目的参数进行任意次测量，并提供适当的显示。此外，虽然在最佳实施例中，显示器的数目和测量值的数目相等，但也可以采用数目较少的显示器配合数目较多的测量值，而且还可以设置显示指示器，用以标明在显示的特定的测量结果。同样还可以修改本发明的操作过程，用本发明的测量装置测量数量比所设置的显示器数目少的特性。
因此应该搞清楚的一点是，本发明的实施例仅仅是为了举例而提出的，没有丝毫限制本发明范围的意思，本发明的范围如本说明书所附的权利要求
所述，它包括由所有权利要求
所合法和正当保护的各种变更和修改。
权利要求
1.一种测量设备，用于可控制地测定诸被测试参数的多项特性，其特征在于，该设备包括单个测量装置，用以每次只测定所述被测试的诸参数的所述多项特性的一项；输入装置，用以将被测试的所述诸参数输入到所述测量装置中；控制装置，用以选择由所述单个测量装置顺次把测定的多项所述特性；所述测量装置提供多个表示所述多个顺次测量的数据；和多个显示装置，用以同时显示表示所述多个顺次测量的所述多个数据。
2.如权利要求
1所述的测量设备，其特征在于，所述控制装置包括一个可编程微处理机装置，所述微处理机装置经过编程用以选择由所述单个测量装置拟测定的第一特性，然后再用以选择由所述单个测量装置拟测定的第二特性，再由所述多个显示装置同时显示所述顺次进行的测量的测量结果和功能。
3.如权利要求
2所述的测量设备，其特征在于，该设备还包括键盘输入装置，用以给所述可编程的微处理机装置进行编程，以便选择所述待测定的第一和第二特性。
4.如权利要求
2所述的测量设备，其特征在于，所述输入装置包括至少一对输入连接器，用以将所述单个测量装置的输入连接到被测量的诸电气参数上，且所述可编程微处理机装置还可编程得使其可以选择由所述单个测量装置拟对所述诸电气参数履行的第一和第二功能，以测定所述第一和第二特性。
5.如权利要求
1所述的测量设备，其特征在于，所述控制装置包括一可编程微处理机装置，所述微处理机装置经编程用以选择由所述单个测量装置拟测定的第一特性，这之后用以选择由所述单独测量装置拟测定的第二特性;所述控制装置还包括至少两组输入连接器，用以将所述单个测量装置的输入端连接到至少两组被测量的电气参数上;所述可编程微处理机装置还可编程得使其可以选择由所述单个测量装置对所述两组电气参数履行的第一和第二功能，以测定所述第一和第二特性。
6.如权利要求
4所述的测量设备，其特征在于，该设备还包括键盘装置，用以对所述可编程微处理机装置进行编程，以选择待测定的所述第一和第二特性。
专利摘要
一种数字万用表，包括一个经编程的微处理机控制器，以通过同时或基本上同时显示多项时分测量结果，来模拟多个数字万用表的工作。微处理机控制单个测量和数据转换系统，以便以时分的方式进行多项单独的测量。多项顺次分开进行的测量的结果系根据控制器的控制在数字万用表的多个分开设置的显示器上基本上同时一齐显示。就这样本发明的单个万用表模拟了多个数字万用表的操作。
文档编号G01R13/02GK87106298SQ87106298
公开日1988年3月9日 申请日期1987年8月20日
发明者马克·塞缪尔·弗里曼 申请人:约翰-弗兰克制造公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan