一种电路参数检测电路、方法及电能表与流程

本发明属于电路检测技术领域，尤其涉及一种电路参数检测电路、方法及电能表。

背景技术：

在电压测量领域，通常使用采样网络对被测量电压进行采样，然后经过信号处理电路进行测量。由于对采样电压的大小有限制，因此采样网络中需要进行分压后才能测量。为了得到一个较为精确的测量数值，需要选择高精度的元件来确保电压采样网络的稳定性。

然而，电压采样网络中高精度的元件容易受到外界环境影响，如静电、过电压、浪涌等，这些影响都可能会导致元件的参数发生变化，从而产生采样误差，并最终造成测量误差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电路参数检测电路、方法及电能表，以解决现有技术中，由于检测电路无法检测到电路元件的参数发生变化而导致测量结果存在误差的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种电路参数检测电路，包括与具有第一频率的第一信号源耦合的分压电路，所述分压电路包括串联的第一分压器和第二分压器，所述第二分压器接地，且并联有第一测量模块；

上述检测电路还包括通过第一开关组件接入的具有第二频率的第二信号源，所述第二信号源在所述第二分压器与所述第一信号源的耦合端输入；

上述第一测量模块用于在所述第二信号源接入的情况下，通过检测所述第二分压器上的第二频率信号分量的幅值变化和/或相位变化确定所述分压电路的电路参数是否异常。

本发明实施例的第二方面提供了一种电能表，包括上述任一种电路参数检测电路，电能表的电路参数检测电路中的第一测量模块还用于在所述第二信号源未接入时，通过检测所述第二分压器上的信号测量所述第一信号源耦合端之间的电压。

本发明实施例的第三方面提供了一种电路参数测量方法，包括：

通过第一开关组件接入具有第二频率的第二信号源，所述第二信号源在第二分压器与具有第一频率的第一信号源的耦合端输入，所述第一信号源与分压电路耦合，所述分压电路包括串联的第一分压器和第二分压器，所述第二分压器接地，且并联有第一测量模块；

所述第一测量模块在所述第二信号源接入的情况下，通过检测所述第二分压器上的第二频率信号分量的幅值变化和/或相位变化确定所述分压电路的电路参数是否异常。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例在不影响电压测量的前提下，只需引入一个独立的第二信号源产生检测信号，通过检测第二分压器上的第二频率信号分量的幅值变化和/或相位变化来确定所述分压电路的电路参数是否异常。本发明实施例提供的电路参数检测电路结构新颖、实施简单、检测精度高，可以准确的检测出分压电路中电路参数是否异常，具有较强的易用性和实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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是本发明实施例一提供的电路参数检测电路的电路结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的第二信号源为电流信号源的电路参数检测电路的电路结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的第二信号源为电压信号源的电路参数检测电路的电路结构示意图；

图4是本发明实施例三提供的第二信号源为电流信号源的电路参数检测电路结构示意图；

图5是本发明实施例四提供的第二信号源为电流信号源，且具有第二测量模块的电路参数检测电路的电路结构示意图；

图6是图5中，电阻构成第一分压器，电容与电阻并联连接构成第二分压器的电路参数检测电路的电路结构示意图；

图7是本发明实施例六提供的电路参数测量方法的实现流程图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

图1示出了本发明第一实施例提供的电路参数检测电路的电路结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

如图1所示，所述电路参数检测电路包括与具有第一频率的第一信号源1耦合的分压电路2，所述分压电路2包括串联的第一分压器21和第二分压器22，所述第二分压器22接地，且并联有第一测量模块3；所述检测电路还包括通过第一开关组件5接入的具有第二频率的第二信号源4，所述第二信号源4在所述第二分压器22与所述第一信号源1的耦合端输入；

所述第一测量模块3用于在所述第二信号源4接入的情况下，通过检测所述第二分压器22上的第二频率信号分量的幅值变化和/或相位变化确定所述分压电路2的电路参数是否异常。

优选地，本实施例中，第二频率的数值大于第一频率的数值，且第二频率的数值不为第一频率的数值的整数倍。例如被测量电压vs频率为50hz时，交流电流信号源it频率可选为432hz。

优选地，本实施例中，第一分压器21和第二分压器22为运算放大器、电容、电感、电阻和/或由运算放大器、电容、电感、电阻组合构成的电路。

本实施例中引入的第二信号源是一个不能被测量电压干扰的独立的信号源，因此，第二信号源的第二频率与第一信号源的第一频率不能相同，也不能为整数倍。如果第二信号源的第二频率与第一信号源的第一频率相同或呈倍数关系，第一频率与第二频率会出现信号共振或干扰信号，使得测量结果失真。

本实施例提供的电路参数检测电路结构新颖、实施简单、检测精度高，在不影响原有的测量结果下，可以准确的检测出分压电路中电路参数是否异常。

实施例二

图2示出了本发明第二实施例提供的第二信号源为电流信号源的电路参数检测电路的电路结构示意图，图3示出了本发明第二实施例提供的第二信号源为电压信号源的电路参数检测电路的电路结构示意图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

在本实施例中，第一信号源1、分压电路2、第一测量模块3和第二信号源4可参照实施例一的描述，此处不再赘述。

较佳的是，第二信号源4可以为电压信号源或电流信号源；所述第二信号源4为电流信号源时，所述电路参数检测电路包括第三分压器23，所述第三分压器23接地；

所述第二信号源4为电压信号源时，所述电路参数检测电路包括第二开关组件6，所述第二开关组件6接地；

在一个实施例中，第二信号源4为电流信号源的电路参数检测电路的电路结构如图2所示。

在一个实施例中，第二信号源4为电压信号源的电路参数检测电路的电路结构如图3所示。

实施例三

为了进一步的理解本发明的检测电路，图4示出了本发明第三实施例提供的第二信号源为电流信号源的电路参数检测电路结构示意图。如图所示：

设定第一分压器21为电阻，第二分压器22由电容与电阻并联连接构成。

本实施例提供了一种电路参数检测电路，第一信号源1、分压电路2、第一测量模块3和第二信号源4可参照实施例一的描述，此处不再赘述。

较佳的是，第二信号源4为电流信号源，此时电路参数检测电路包括第三分压器23，第三分压器23与第一分压器21、第二分压器22串联；

第一测量模块3具体用于在所述第二信号源4接入的情况下，若检测到所述第二分压器22上的第二频率信号分量的幅值和相位都发生变化，则确定所述第二分压器22的阻值异常；

若检测到所述第二分压器22上的第二频率信号分量的幅值变小，而相位未发生变化，则确定所述第一分压器21的阻值异常；

若检测到所述第二分压器22上的第二频率信号分量的幅值变大，而相位未发生变化，则确定所述第三分压器23的阻值异常；

若检测到所述第二分压器22上的第二频率信号分量的幅值不变，而相位发生变化时，则确定所述第二分压器22的电容值异常。

具体地，在正常的测量情况下，打开第一开关组件5，令第一测量模块3对第一信号源1进行测量。

在需要对分压电路2的电路参数进行测量时，闭合开关k1，第一测量模块3具体用于在所述第二信号源4接入的情况下，且第一分压器21为电阻，第二分压器22为电容与电阻并联连接的电路，若检测到所述第二分压器22上的第二频率信号分量的幅值和相位都发生变化，则确定所述第二分压器22的阻值r0异常；示例性的，所述变化的阻值δr0可以采用以下公式表示：

若检测到所述第二分压器22上的第二频率信号分量的幅值变小，而相位未发生变化，则确定所述第一分压器21的阻值r1异常；示例性的，所述变化的阻值δr1可以采用以下公式表示：

若检测到所述第二分压器22上的第二频率信号分量的幅值变大，而相位未发生变化，则确定所述第三分压器23的阻值r2异常；示例性的，所述变化的电阻值δr2可以采用以下公式表示：

若检测到所述第二分压器22上的第二频率信号分量的幅值不变，而相位发生变化时，则确定所述第二分压器22的电容值c0异常；示例性的，所述变化的电容值可以采用以下公式表示：

本实施例中的分压电路2用于降低电路上的电压。由于第一测量模块3测量的是第二分压器22上的信号分量，因此第一分压器21的阻值要远远大于第二分压器22的阻值才能达到较好的降压效果，例如第一分压器21的阻值为10000，则第二分压器22的阻值为10时，第二分压器22上的电压不会超过第一测量模块3的工作电压。

第一测量模块3用于测量第二信号源4在第二分压器22上的第二频率信号分量的幅值和相位数值。

需要说明的是，本实施例可以将第二分压器22上的第二频率信号分量的幅值和相位与第一测量模块3首次对第二信号源4在第二分压器22上的第二频率信号分量进行测量得到的幅值和相位进行对比，从而确定所述第二分压器22上的第二频率信号分量的幅值和相位是否发生变化。

示例性的，第一测量模块3在首次对第二信号源4在第二分压器22上的第二频率信号分量进行测量，获得初始检测值vt0，并存储所述初始检测值vt0。

在后续需要进行电路参数的检测时，记录第一测量模块3对第二信号源4在第二分压器22上的第二频率信号分量进行测量后所获得的新的检测值，如vt1、vt2等，将新的检测值vt1、vt2与初始检测值vt0进行比较，以确定分压电路2中的电路参数是否发生变化。

其中，第一测量模块3在第二分压器22上测量到的信号分量为一个传输函数，以复变量的形式表达，第一测量模块3还用于将传输函数的表达形式从复变量形式转换为幅值和相位的形式。例如，上述第一测量模块3在测量第二信号源4在第二分压器22上的信号分量时，首先得到的是一个传输函数，为：

其中，s＝j·ω；可见，该传输函数是以复变量的形式表达的。

第一测量模块3还用于将此传输函数的形式转换为幅值和相位的形式，为：

上式中，a为幅值，为相位，的单位已经从弧度转化为度。利用高等数学中的全微分原理，对上式中各个参数做微小扰动分析，可得：

其中，k1、k2、k3、k4、m1、m2、m3、m4为相应系数。

在一组参数值下(假设此时的r0＝1kω，r1＝1mω，r2＝1kω，c0＝33nf，ω＝2π·432)对参数变化做微小扰动分析，可得：

本实施例的公式中，δa表示第二分压器22上的第二频率分量的幅度变化量，a表示第二分压器22上的第一次测得的第二频率分量的幅度值；δr0表示第二分压器22的电阻值变化量，r0表示第二分压器22的电阻值；表示第二分压器22上的第二频率分量的相位变化量；δr1表示第一分压器21的电阻值变化量，r1表示第一分压器21的电阻值；δc0表示第二分压器22的电容值变化量，c0表示第二分压器22的电容值；δr2表示分压电路上第三分压器23的电阻值变化量，r2表示分压电路上第三分压器23的电阻值。

从上述可以看出，在分压电路2发生故障，电路参数发生变化的前提下，电路参数检测电路不仅可以检测出故障，还可以进一步定位到故障源。

本实施例通过在现有的测量电路中增加不被测量电压干扰的独立信号源，用测量模块对独立信号源在分压电路上的频率信号分量进行测量，通过频率信号分量的幅值变化和/或相位变化来确定分压电路的电路参数是否异常，进而确定所述分压电路是否出现故障。本实施例提供的电路参数检测电路的结构新颖、实施简单、检测精度高，可以准确的检测出分压电路中电路参数是否异常，具有较强的易用性和实用性。

实施例四

图5示出了本发明第四实施例提供的第二信号源为电流信号源且具有第二测量模块的电路参数检测电路的电路结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

在本实施例中，第一信号源1、分压电路2、第一测量模块3、第二信号源4、第一分压器21和第二分压器22可参照实施例三的描述，此处不再赘述。

当所述第二信号源4为电流信号源时，所述电路参数检测电路还可以包括第二测量模块7和第三分压器23；

所述第二测量模块7与所述第三分压器23并联；所述第三分压器23与第二分压器22串联。与实施例一中相同，电路参数检测电路不仅可以检测出故障，还可以进一步定位到故障源，具体地：

第二测量模块7具体用于测量第二信号源4在第三分压器23上的第二频率信号分量，与实施例一中相同，电路参数检测电路不仅可以检测出故障，还可以进一步定位到故障源，具体地：

如图6所示以第一分压器21为电阻，第二分压器22为电阻与电容并联连接的电路为例，所述第二测量模块7可以用于：：

在所述第三分压器23上的第二频率信号分量的幅值发生变化，而相位变小时，确定所述第二分压器22的阻值r0异常，示例性地，所述变化的电阻值δr0可以采用以下公式表示：

在所述第三分压器23上的第二频率信号分量的幅值发生变化，而相位变大时，确定所述第一分压器21的阻值r1异常，示例性地，所述变化的电阻值δr1可以采用以下公式表示：

在所述第三分压器23上的第二频率信号分量的幅值不变，而相位发生变化时，确定所述第二分压器22的电容值c0异常，示例性地，所述变化的电容值δc0可以采用以下公式表示：

本实施例中，当第二信号源为电流信号源时，电路包括第三分压器，并在在原有的测量电路上增加了一个独立的信号源和第二测量模块，通过分析第二频率信号分量的幅值相位变化可以判断分压电路中每一个分压器的电路参数是否异常；另一方面，本实施例中采用两个测量模块，对原有测量电路改动小，结构简单，可以应用于多种测量电路。

实施例五

图7示出了本发明第五实施例提供的第一测量模块与第二测量模块连接的电路参数检测电路的电路结构示意图；

本实施例提供了一种电路参数检测电路，第一信号源1、分压电路2、第一测量模块3和第二信号源4可参照实施例一的描述，此处不再赘述。

当所述第二信号源4为电流信号源时，所述电路参数检测电路包括第三分压器23和第二测量模块7，所述第二测量模块7与所述第三分压器23并联。

所述第一测量模块3用于在所述第二测量模块7作为检测电路的情况下，针对所述第一信号源1进行测量；

所述第一测量模块3用于在所述第二测量模块7作为检测电路的情况下，同时针对所述第一信号源1进行测量和/或检测；

所述第二测量模块3用于在所述第一测量模块3作为检测电路的情况下，针对所述第一信号源1进行测量；

所述第二测量模块3用于在所述第一测量模块3作为检测电路的情况下，同时针对所述第一信号源1进行测量和/或检测。

第一测量模块3和第二测量模块7对电路的测量即是测量电路中分压器上的频率信号分量；对电路的检测即是检测所述分压器上的频率信号分量的幅值和相位发生的变化，并分析和计算上述变化判断分压电路2的电路参数是否异常。

上述情形做为可以实现的组合的例子，用以说明本发明中的第一测量模块3和第二测量模块7为双信号处理通道，能够进行灵活的配置使用。

实施例六

图7示出了本发明第六实施例提供的电路参数测量方法的实现流程图，本实施例所述电路参数测量方法可以应用于实施例一至实施例五中任一电路参数测量电路，所述电路参数测量方法包括：

s701：通过开关接入具有第二频率的第二信号源。

在本实施例中，所述第二信号源在第二分压器与具有第一频率的第一信号源的耦合端输入，所述第一信号源与分压电路耦合，所述分压电路包括串联的第一分压器和第二分压器，所述第二分压器接地，且并联有测量模块。

s702：测量模块在所述第二信号源接入的情况下，通过检测所述第二分压器上的第二频率信号分量的幅值变化和/或相位变化确定所述分压电路的电路参数是否异常。

在本实施例中，所述第二信号源为电压信号源或电流信号源；

所述第二信号源为电流信号源时，所述电路参数检测电路包括第三分压器，所述第三分压器接地；

所述第二信号源为电压信号源时，所述电路参数检测电路包括第二开关组件，所述第二开关组件接地；

所述第一分压器、第二分压器和第三分压器为运算放大器、电容、电感、电阻和/或由运算放大器、电容、电感、电阻任意组合构成的电路。

所述第二分压器上的第二频率信号分量的幅值变化和/或相位变化确定所述分压电路的电路参数是否异常，具体的可以是：

所述第一分压器由电阻构成，所述第二分压器由电阻并联电容构成，所述第三分压器由电阻构成时，在所述第二信号源接入的情况下，若检测到所述第二分压器上的第二频率信号分量的幅值和相位都发生变化，则确定所述第二分压器的阻值r2异常；示例性的，所述变化的阻值δr2可以采用以下公式表示：

若检测到所述第二分压器上的第二频率信号分量的幅值变小，而相位未发生变化，则确定所述第一分压器的阻值r1异常；示例性的，所述变化的阻值δr1可以采用以下公式表示：

若检测到所述第二分压器上的第二频率信号分量的幅值变大，而相位未发生变化，则确定所述第三分压器的阻值r3异常，所述变化的阻值δr3可以采用以下公式表示：

若检测到所述第二分压器上的第二频率信号分量的幅值不变，而相位发生变化时，则确定所述第二分压器的电容值c0异常；示例性的，所述变化的电容值δc0可以采用以下公式表示：

本实施例的公式中，δa表示第二分压器上的第二频率分量的幅度变化量，a表示第二分压器上的第一次测得的第二频率分量的幅度值；δr0表示第二分压器的电阻值变化量，r0表示第二分压器的电阻值；表示第二分压器上的第二频率分量的相位变化量；δr1表示第一分压器的电阻值变化量，r1表示第一分压器的电阻值；δc0表示第二分压器的电容值变化量，c0表示第二分压器的电容值。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

实施例七

本发明实施例还提供一种电能表，所述电能表可以包括上述实施例一至五任意一种电路参数检测电路。

以实施例一提供的电路参数检测电路的电路结构示意图为例，如图1所示，在本实施例中，电路参数检测电路中的第一信号源1为被测电压信号源，分压电路2和第一测量模块3是电能表中用于测量用电量的装置。在正常的测量情况下，打开第一开关组件5，令第一测量模块3对第一信号源1进行测量。当需要对电能表中的分压电路2进行故障检测时，闭合第一开关组件5，使第二信号源4接入，第一测量模块3测量分压电路2中第二分压器22上的第二频率信号分量，得到检测的数值vt1、vt2等，与初始检测值vt0进行比较，从而判断分压电路2中的电路参数是否发生变化。

其中，初始检测值vt0可以是通过第一测量模块3测量分压电路2中第二分压器22上的第二频率信号分量获得的。

较佳的是，本实施例中电能表的电路参数检测电路中，第一分压器21、第二分压器22和第三分压器23为运算放大器、电容、电感、电阻和/或由运算放大器、电容、电感、电阻组合构成的电路。

在上述实施例中，可以通过电路参数检测电路检测电能表中分压电路的电路参数是否发生变化，避免电能表中电路参数发生变化造成的用户用电量计算不准确的问题。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。