专利名称：一种基于ip核的电子测量方法及电子测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子测量领域，尤其涉及基于IP核的电子测量方法及电子测 量仪，更涉及一种检测电器设备的绝缘和导通是否良好，电力供电是否正常的 电子测量方法及一种用于电器系统的绝缘、导通和供电电压测量的三合一多功 能电子测量仪。
背景技术：
仪器仪表是信息产业的源头和组成部分,其发展水平是国家科技水平和综 合国力的重要体现。电子测量仪器应用最宽最广，国民经济各部门无论是生产 线改造，老产品的更新换代，新产品的开发，都离不开电子测量仪器的支持。 电子测量领域已经公开了很多基于不同原理和不同用途的电子测量方法，如今 随着我国电力工业的快速发展电器设备预防性是保障电力系统安全运行和维 护工作中的重要环节，有效检测仪器或材料的导电与绝缘及其供电状态需要高 效简洁的电子测量方法，更需要一种功能多样、结构简单且操作方便的电子测 量仪器。
我国电子测量仪器市场已经成为世界上最具有潜力的电子测量仪器市场 之一。展望未来几年，由于我国经济发展形成的巨大需求，电子测量仪器的国 内市场仍将呈高速发展的趋势，特别是数字电视和通信市场的高速发展，使我 国电子测量仪器行业面临着巨大的挑战和机遇。
目前，各种电子测量方法都可以实现并通过仪器应用于不同需要的设备或 材料检测，当需要进行多项电子测量时，需要选取不同功能的各种不同电子测 量仪器，无法把不同的功能测量集成于一种仪器上，使其测量过程比较繁琐， 给测量带来很多不便，且多个单一功能的测量仪器不但造价昂贵而且携带不 便。
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可同时对绝缘电阻、电压和导通测量的测量方法，本发明还提供了一种三合一多功能 电子测量仪。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下-
一种基于IP核的电子测量方法，其包括一电子测量仪，其包括如下步骤:
(1) 在所述电子测量仪内设置嵌入式LINUX操作系统内核及仪器嵌入式 软件设计平台；
(2) 在所述电子测量仪内设置仪器操作界面开发平台及数字平台开发套
件；
(3) 在所述电子测量仪内设置可编程逻辑器件编程实现SOPC的硬件系统 及用户IP核；
(4) 在所述电子测量仪内设置数据采集系统、智能模拟电路、通信接口、 可视化图形界面及信号处理软件；
(5) 将所述电子测量仪连接被检测电器设备，通电后初始化并启用，根据 需要分别选择实现绝缘电阻测量、电压测量或导通测量功能之一。
所述的步骤(5)，其中具体包括如下步骤
(A) 绝缘电阻测量根据被测设备或被测材料的耐压要求产生一个绝缘 测试电压，用此电压加在被测物上，再读取流过被测物上的漏电电流，然后内 置欧姆定理算法计算出绝缘电阻阻值；所述绝缘测试电压电子式直流高压，用 开关电源实现，最大可输出1000V,短路电流为2mA;其绝缘电阻测量值必须 在LCD显示4位数值和模拟指针显示,最小10x6CM尺寸；所述绝缘电阻测量 的量程范围为100V: 0.1MQ-500MQ, 250V: 0.5MQ-2GQ， 500V: 1MQ-4GQ， 1000V: 2MQ-10GQ;所述绝缘电阻测量的量程短路电流约为2mA;所有绝缘 电阻测量精度范围为O.IMQ至IOOMQ: 3%+5， IOOMD至IOGD: 5%+5。
(B) 电压测量:所述输入抗阻值为IOMH;所述衰减网络衰减倍数为10000
倍；其测量采样由所设置组成所述硬件系统的单片机的16位ADC完成；所述 电压测量的量程范围为ACV: 30V-750V频率为50/60Hz; DCV: 30V-1000V;
所有电压测量精度范围为± (2%+3)，具体包括直流电压测量及交流电压测(a) 直流电压测量是通过输入阻抗和衰减网络后送入所述硬件系统采样计 算后传输至LCD显示器显示输出；
(b) 交流电压测量是通过输入阻抗和衰减网络后再经过平均值整流模块变 成直流信号电压后送入单片机采样计算后传输至LCD显示器显示输出；
(C)导通测量即低电阻测量，选定导通测量电压加在被测物上，并用 一个精准的标准电阻去分其所占的电压，根据分压比计算出导通电阻；所述导 通测量电压是利用系统内部经转换后的3.3V单片机供电压；所述导通电阻量
程范围O.lQ-lOOOn;导通电阻精度为土 (l%+3)。
上述步骤(A) -(C)不分先后。
一种实现上述基于IP核的电子测量方法的电子测量仪，其包括一绝缘测 试鳄鱼夹、电池、专用电源适配器及一表身，所述表身上表面设置显示区域、
高压警示区域和控制区域，所述表身内置一电源、一MCU及多个功能控制模 块；所述多个功能控制模块包括一电子测量模块、 一高压产生模块、 一功能切 换模块和一 A/D转换模块；其中所述电子测量模块通过功能切换模块连接到 A/D转换模块后与所述MCU相连；所述MCU及所述高压产生模块直接与所 述电源相连；所述电源和所述多个功能控制模块通过各种转换电路和控制电路 连接到所述MCU。
所述表身外置案件与内置电子元件通过各种电路和数据传输线路相连接； 所述MCU包括I/O配置、可编程逻辑器件和数据存储器，且通过I2C总线和 SPI总线相连接。
所述可编程逻辑器件内置程序控制软件及模拟电路；所述模拟电路包括数 据采集模块、信号输出模块、数字逻辑测试模块及通信接口模块。
所述显示区域装有一 LCD显示器；所述高压警示区域装有两个分色显示 的LED高压输出警示灯；所述控制区域设置一控制键盘。
所述控制键盘包括功能转换键、电压选择键、电源开关键及夜视光开关键; 其分别通过连接电路与内置各功能控制模块相连接。
本发明的有益效果为其总体设计实现智能操作及简化测量操作，具有智 能化、集成化、软件化等特点；程序设计模块化、功能化使其易于移植、修改和扩展；本发明所述仪器多功能集成， 一台仪器可用于完成多项测量任务，简 化测量过程；数字显示功能充分显示测量精确值及其变化范围，安全警示指示 有效防止超出安全范围的危险性测量工作；具备自动抗干扰功能，保证测量结 果的准确性；仪器多项功能选择模式相当于多台仪器的集成使用，携带方便且 成本低廉，能有效进行电力系统维护和电力设备检测工作；具有高度的可靠性 和保密性，科技含量高，大大降低产品设计周期、设计和生产成本；可裁剪的 组合设计，具有强大网络运行功能。 下面结合附图对本发明详细说明；
图1是本发明电子测量方法软件流程框图。 图2是本发明三合一多功能电子测量仪硬件装置连接框图。
具体实施例方式
本实施例中关于本发明所述电子测量仪研制采用Red hat公司的新一代 Linux操作系统Fedora Core 4(Linux内核版本2.6)作为嵌入式Linux操作系统 内核及仪器嵌入式软件设计平台，运用Qt/Embedded开发仪器操作界面，可编 程逻辑器件选用ALTERA公司的Cyclone II(FPGA)系列芯片与MAXII(CPLD) 系列芯片,选用"Altera Cyclone II版DSP开发套件"开发数字平台，运用 QuartusII6.1软件设计SOPC的硬件系统和各种用户IP核，运用NiosIIIDE开 发环境设计SOPC的软件系统,运用VHDL编写硬件底层驱动软件，在ADS1.2 开发环境下用C语言开发微处理器测试软件,用PROTELDXP完成PCB设计。
参见图l， 一种基于IP核的电子测量方法，其包括一电子测量仪，其包括 如下步骤
(1) 在所述电子测量仪内设置嵌入式UNUX操作系统内核及仪器嵌入式 软件设计平台；
(2) 在所述电子测量仪内设置仪器操作界面开发平台及数字平台开发套
件；
(3) 在所述电子测量仪内设置可编程逻辑器件编程实现SOPC的硬件系统 及用户IP核；
7(4) 在所述电子测量仪内设置数据采集系统、智能模拟电路、通信接口、 可视化图形界面及信号处理软件；
(5) 将所述电子测量仪连接被检测电器设备，通电后初始化并启用，根据 需要分别选择实现绝缘电阻测量、电压测量或导通测量功能之一。
所述的步骤(5)，其中具体包括如下步骤
(A) 绝缘电阻测量根据被测设备或被测材料的耐压要求产生一个绝缘 测试电压，用此电压加在被测物上，再读取流过被测物上的漏电电流，然后内 置欧姆定理算法计算出绝缘电阻阻值；所述绝缘测试电压电子式直流高压，用 开关电源实现，最大可输出1000V，短路电流为2mA;其绝缘电阻测量值必须 在LCD显示4位数值和模拟指针显示,最小10x6CM尺寸；所述绝缘电阻测量 的量程范围为100V: 0.1Ma-500Ma 250V: 500V: 1MQ-4GQ， 1000V: 2MQ-10GQ;所述绝缘电阻测量的量程短路电流约为2mA;所有绝缘 电阻测量精度范围为O.IMQ至IOOMQ: 3%+5， IOOMQ至IOGQ: 5%+5。
(B) 电压测量:所述输入抗阻值为IOMQ;所述衰减网络衰减倍数为10000 倍；其测量采样由所设置组成所述硬件系统的单片机的16位ADC完成；所述 电压测量的量程范围为ACV: 30V-750V频率为50/60Hz; DCV: 30V-1000V;
所有电压测量精度范围为± (2%+3)，具体包括直流电压测量及交流电压测
(a) 直流电压测量是通过输入阻抗和衰减网络后送入所述硬件系统采样计 算后传输至LCD显示器显示输出；
(b) 交流电压测量是通过输入阻抗和衰减网络后再经过平均值整流模块变 成直流信号电压后送入单片机采样计算后传输至LCD显示器显示输出；
(C) 导通测量即低电阻测量，选定导通测量电压加在被测物上，并用 一个精准的标准电阻去分其所占的电压，根据分压比计算出导通电阻；所述导 通测量电压是利用系统内部经转换后的3.3V单片机供电压；所述导通电阻量 程范围0.1Q-1000Q;导通电阻精度为± (1%+3)。
上述步骤(A) -(C)不分先后。
参见图2， 一种实现上述基于IP核的电子测量方法的电子测量仪，其包括一绝缘测试鳄鱼夹、电池、专用电源适配器及一表身，所述表身上表面设置
显示区域、高压警示区域和控制区域，所述表身内置一电源、一MCU及多个 功能控制模块；所述多个功能控制模块包括一电子测量模块、 一高压产生模块、 一功能切换模块和一 A/D转换模块;其中所述电子测量模块通过功能切换模块 连接到A/D转换模块后与所述MCU相连；所述MCU及所述高压产生模块直 接与所述电源相连；所述电源和所述多个功能控制模块通过各种转换电路和控 制电路连接到所述MCU。
所述表身外置案件与内置电子元件通过各种电路和数据传输线路相连接； 所述MCU包括I/O配置、可编程逻辑器件和数据存储器，且通过I2C总线和 SPI总线相连接。
所述可编程逻辑器件内置程序控制软件及模拟电路；所述模拟电路包括数 据采集模块、信号输出模块、数字逻辑测试模块及通信接口模块。
所述显示区域装有一 LCD显示器；所述高压警示区域装有两个分色显示 的LED高压输出警示灯；所述控制区域设置一控制键盘。
所述控制键盘包括功能转换键、电压选择键、电源开关键及夜视光开关键； 其分别通过连接电路与内置各功能控制模块相连接。
本是实施例中仪器电源可用8只2号电池或者直接采用220V工频电网经 变压后12V直流电源；仪器表身外型尺寸202mm(L)X 155mm(W)X94mm(D)。
本发明并不限于上述实施方式，凡采用和本发明相似系统结构及其方法来 实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于IP核的电子测量方法，其包括一电子测量仪，其特征在于，其包括如下步骤(1)在所述电子测量仪内设置嵌入式LINUX操作系统内核及仪器嵌入式软件设计平台；(2)在所述电子测量仪内设置仪器操作界面开发平台及数字平台开发套件；(3)在所述电子测量仪内设置可编程逻辑器件编程实现SOPC的硬件系统及用户IP核；(4)在所述电子测量仪内设置数据采集系统、智能模拟电路、通信接口、可视化图形界面及信号处理软件；(5)将所述电子测量仪连接被检测电器设备，通电后初始化并启用，根据需要分别选择实现绝缘电阻测量、电压测量或导通测量功能之一。
2. 根据权利要求1所述的基于IP核的电子测量方法，其包括一电子测量 仪，其特征在于，所述的步骤(5)，其中具体包括如下步骤(A) 绝缘电阻测量根据被测设备或被测材料的耐压要求产生一个绝缘测 试电压，用此电压加在被测物上，再读取流过被测物上的漏电电流，然后内置 欧姆定理算法计算出绝缘电阻阻值；(B) 电压测量-(a) 直流电压测量是通过输入阻抗和衰减网络后送入所述硬件系统采样计 算后传输至LCD显示器显示输出；(b) 交流电压测量是通过输入阻抗和衰减网络后再经过平均值整流模块变 成直流信号电压后送入单片机采样计算后传输至LCD显示器显示输出；(C) 导通测量即低电阻测量，选定导通测量电压加在被测物上，并用一 个精准的标准电阻去分其所占的电压，根据分压比计算出导通电阻；上述步骤(A) -(C)不分先后。
3. 根据权利要求2所述的基于IP核的电子测量方法，其特征在于，其中， 所述步骤(A)还包括以下步骤所述绝缘测试电压电子式直流高压，用开关 电源实现，最大可输出1000V，短路电流为2mA;其绝缘电阻测量值必须在 LCD显示4位数值和模拟指针显示,最小10x6CM尺寸；所述绝缘电阻测量的 量程范围为100V: 0.1MQ-500Ma 250V: 0.5MQ-2GQ， 500V: 1MQ-4GQ，1000V: 2MQ-10GQ;所述绝缘电阻测量的量程短路电流约为2mA;所有绝缘 电阻测量精度范围为0.1MQ至100MQ: 3%+5， 100Mn至10GQ: 5%+5。
4. 根据权利要求2所述的基于IP核的电子测量方法，其特征在于，其中，所述步骤(B)还包括以下步骤所述输入抗阻值为所述衰减网络衰减倍数为10000倍；其测量采样由所设置组成所述硬件系统的单片机的16位 ADC完成；所述电压测量的量程范围为ACV: 30V-750V频率为50/60Hz; DCV: 30V-1000V;所有电压测量精度范围为± (2%+3)。
5. 根据权利要求2所述的.基于IP核的电子测量方法，其特征在于，其中，所述步骤(C)还包括以下步骤所述导通测量电压是利用系统内部经转换后 的3.3V单片机供电压；所述导通电阻量程范围0.1Q-1000Q;导通电阻精度 为± (1%+3)。
6. —种实现权利要求1或2所述基于IP核的电子测量方法的电子测量仪， 其包括一绝缘测试鳄鱼夹、电池、专用电源适配器及一表身，其特征在于，所 述表身上表面设置显示区域、高压警示区域和控制区域，所述表身内置一电源、 一 MCU及多个功能控制模块；所述多个功能控制模块包括一电子测量模块、 一高压产生模块、 一功能切换模块和一A/D转换模块；其中所述电子测量模块 通过功能切换模块连接到A/D转换模块后与所述MCU相连；所述MCU及所 述高压产生模块直接与所述电源相连；所述电源和所述多个功能控制模块通过 各种转换电路和控制电路连接到所述MCU。
7. 根据权利要求6所述的电子测量仪，其特征在于，所述表身外置案件 与内置电子元件通过各种电路和数据传输线路相连接；所述MCU包括I/O配 置、可编程逻辑器件和数据存储器，且通过I2C总线和SPI总线相连接。
8. 根据权利要求7所述的三合一多功能电子测量仪，其特征在于，所述 可编程逻辑器件内置程序控制软件及模拟电路；所述模拟电路包括数据采集模 块、信号输出模块、数字逻辑测试模块及通信接口模块。
9. 根据权利要求6所述的电子测量仪，其特征在于，所述显示区域装有 一LCD显示器;所述高压警示区域装有两个分色显示的LED高压输出警示灯； 所述控制区域设置一控制键盘。
10. 根据权利要求9所述的电子测量仪，其特征在于，所述控制键盘包括 功能转换键、电压选择键、电源开关键及夜视光开关键；其分别通过连接电路 与内置各功能控制模块相连接。
全文摘要
本发明提供了一种基于IP核的电子测量方法，其包括一电子测量仪，设置数据采集系统、智能模拟电路、通信接口、可视化图形界面及信号处理软件实现包括绝缘电阻测量、电压测量和导通测量的电子测量集成仪器，设置嵌入式LINUX操作系统内核及仪器嵌入式软件设计平台；设置仪器操作界面开发平台及数字平台开发套件；设置可编程逻辑器件编程实现SOPC的硬件系统及各种用户IP核；设置数据采集系统、智能模拟电路、通信接口、可视化图形界面及信号处理软件；将所述电子测量仪连接被检测电器设备，通电后初始化并启用，根据需要分别选择实现绝缘电阻测量、电压测量或导通测量功能之一。本发明还提供了实施该方法的电子测量仪。
文档编号G01R19/00GK101539605SQ20091013753
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者泓 钟, 龙基智 申请人:优利德科技(东莞)有限公司