多通道比例功率源及检测装置的制作方法

1.本技术属于仪器校验技术领域，尤其涉及一种多通道比例功率源及检测装置。


背景技术：

2.电力互感器分为电压互感器和电流互感器，根据国家计量检定规程,电力互感器都要进行周期性检定，一般采用互感器校验仪测量误差。这样,互感器校验仪的准确度,直接影响互感器的检定结果。为此,在计量法实施细则中,互感器校验仪被列入接受强制管理的计量器具目录,必须周期检定。
3.现行的互感器校验仪检定规程明确写入采用整体检定方法,具体地说,由整检装置提供已知幅值和相位差的两个电流(或电压)信号，输到被检校验仪的两对测量端子上,被检校验仪的示值误差即为它的测量误差。
4.目前国内普遍采用的校验方法是用工频比率电源直接输出标准比率信号,用于检定电子式校验仪时，该方法检验速度快，但是一次只能检测一台互感器校验仪，效率较低，无法满足生产互感器批量校验的需求。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种多通道比例功率源及检测装置，旨在解决传统的功率源检测互感器检验仪时，单次只能检测一个互感校验仪，检测效率低的问题。
6.本技术实施例的第一方面提供了一种多通道比例功率源，包括：通讯控制模块，用于输出控制信号；n个信号发生模块，分别与所述通讯控制模块连接，用于在接收到所述控制信号时，同时输出多路标准比例信号；n个输出接口，与n个所述信号发生模块分别对应连接，用于分别与外部待测设备连接，输出多路所述标准比例信号至所述待测设备；其中，n≥2且为整数，n个所述信号发生模块中的一个被配置为在接收到所述控制信号时，发送同步对时信号给其余所述信号发生模块，以使所述多路标准比例信号的初始相位一致。
7.其中一实施例中，还包括n个放大模块，n个所述放大模块分别一一对应连接在n个所述信号发生模块和n个所述输出接口之间，所述放大模块用于放大所述信号发生模块输出的所述标准比例信号。
8.其中一实施例中，所述信号发生模块包括处理器和数模转换单元；所述处理器的输出端口与所述数模转换单元的输入端连接，所述处理器还通过通讯端口接收所述控制信号，所述数模转换单元的输出端用于输出所述标准比例信号；所述处理器用于在接收到所述控制信号时，输出数字波形信号，所述数模转换单元用于将所述数字波形信号转换为所述标准比例信号。
9.其中一实施例中，所述数模转换单元包括第一数模转换器和第二数模转换器；所述处理器的第一端口与所述第一数模转换器的输入端连接，所述处理器的第二端口与所述第二数模转换器的输入端连接，所述处理器还通过通讯端口接收所述控制信号和所述同步对时信号；所述第一数模转换器的输出端和所述第二数模转换器的输出端用于输出所述标
准比例信号。
10.其中一实施例中，所述信号发生模块还包括存储单元，所述存储单元与所述处理器连接，用于存储所述数字波形信号的数据。
11.其中一实施例中，所述放大模块包括结构相同的第一功率放大单元和第二功率放大单元；所述第一功率放大单元的输入端和所述第二功率放大单元的输入端分别与所述信号发生模块连接，所述第一功率放大单元的输出端和所述第二功率放大单元的输出端与所述输出接口连接，用于放大所述信号发生模块输出的所述标准比例信号并通过所述输出接口输出。
12.其中一实施例中，所述第一功率放大单元包括放大器、第一晶体管、第二晶体管、第一顶部电阻、第二顶部电阻、第一底部电阻和第二底部电阻；所述放大器的输入端与所述信号发生模块连接，所述放大器的输出端与所述输出接口连接；所述第一晶体管的第一端与正供电电源连接，所述第一晶体管的第二端与所述放大器的正电源端连接，所述第二晶体管的第一端与负供电电源连接，所述第二晶体管的第二端与所述放大器的负电源端连接；所述第一顶部电阻连接在所述第一晶体管的第一端和所述第一晶体管的控制端之间，所述第二顶部电阻连接在所述第二晶体管的第一端和所述第二晶体管的控制端之间，所述第一底部电阻连接在所述第一晶体管的控制端和所述放大器的输出端之间，所述第二底部电阻连接在所述第二晶体管的控制端和所述放大器的输出端之间。
13.其中一实施例中，所述放大模块还包括结构相同的第一扩流单元和第二扩流单元；所述第一扩流单元的输入端与所述第一功率放大单元的输出端连接，所述第二扩流单元的输入端与所述第二功率放大单元的输出端连接，所述第一扩流单元的输出端和所述第二扩流单元的输出端与所述输出接口连接，所述第一扩流单元和所述第二扩流单元用于扩流以提高所述标准比例信号功率。
14.其中一实施例中，每路所述标准比例信号包括第一电信号和第二电信号，所述第一电信号和所述第二电信号的幅值以及相位差可调。
15.本技术实施例的第二方面提供了一种检测装置，包括本技术实施例第一方面提供的多通道比例功率源，所述多通道比例功率源的输出接口用于与所述校验互感器校验仪的测量端子连接。
16.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过设置多个信号发生模块，能够分别独立生成多路标准比例信号，通过输出接口输出至待测设备，实现对待测设备的校验，通讯控制模块输出一控制信号给多个信号发生模块1，来控制多个信号发生模块同时输出多路标准比例信号，实现对多个外部待测设备的校验。
17.并且，多个信号发生模块中的某一个被配置为在接收到控制信号时，发送同步对时信号给其余的信号发生模块，保证输出的多路标准比例信号的初始相位一致，以实现个最终的多路标准比例信号之间的相位有一个公共的参考。
附图说明
18.图1为本技术一实施例提供的多通道比例功率源的原理示意图；
19.图2为本技术又一实施例提供的多通道比例功率源的原理示意图；
20.图3为本技术一实施例提供的信号发生模块和放大模块的原理示意图；
21.图4为本技术一实施例提供的第一功率放大单元的电路示意图；
22.图5为本技术一实施例提供的检测装置的原理示意图；
23.上述附图说明：100、信号发生模块；200、输出接口；300、通讯控制模块；400、放大模块；500、检测装置；600、互感器校验仪；110、处理器；120、数模转换单元；130、存储单元；140、通讯端口；410、第一功率放大单元；420、第二功率放大单元；430、第一扩流单元；440、第二扩流单元。
具体实施方式
24.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
25.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
26.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
27.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
28.本技术第一实施例提供了一种多通道比例功率源，如图1所示，多通道比例功率源包括n个信号发生模块100、n个输出接口200、通讯控制模块300，其中，通讯控制模块300用于输出控制信号，n个信号发生模块100分别与通讯控制模块300连接，用于在接收到控制信号时，同时输出多路标准比例信号。这里的标准比例信号包括两个电压/电流信号。n个输出接口200与n个信号发生模块100分别对应连接，n个输出接口200用于分别与外部待测设备连接，输出多路标准比例信号至待测设备。其中，n≥2且为整数，n个信号发生模块100中的一个用于在接收到控制信号时，发送同步对时信号给其余的信号发生模块100，以使多路标准比例信号的初始相位一致。
29.本实施例的第一方面提供的多通道标准比例源通过设置多个信号发生模块100，能够分别独立生成多路标准比例信号，通过输出接口200输出至待测设备，实现对待测设备的校验，通讯控制模块300输出一控制信号给多个信号发生模块100，来控制多个信号发生模块100同时输出多路标准比例信号，实现对多个外部待测设备的校验。
30.并且，多个信号发生模块100中的某一个被配置为在接收到控制信号时，发送同步对时信号给其余的信号发生模块100，保证输出的多路标准比例信号的初始相位一致，以实现个最终的多路标准比例信号之间的相位有一个公共的参考。
31.在一个实施例中，通讯控制模块300包括rs232串口通讯服务器，采用rs232串口通讯服务器来输出控制信号给多个信号发生模块100，实现n个信号发生模块100同时输出多
路标准比例信号。
32.请参阅图2，在一个实施例中，多通道标准比例源还包括n个放大模块400，n个放大模块400分别一一对应连接在n个信号发生模块100和n个输出接口200之间，放大模块400用于放大信号发生模块100输出的标准比例信号，放大模块400能够放大标准比例信号的功率，从而提高多通道标准比例源的输出功率范围。
33.请参阅图2、3，在一个实施例中，信号发生模块100包括处理器110和数模转换单元120。处理器110的输出端口与数模转换单元120的输入端连接，处理器110还通过通讯端口140接收控制信号，数模转换单元120的输出端用于输出标准比例信号。可以理解地是，处理器110通过通讯端口140接收控制信号，还通过通讯端口140接收同步对时信号。如果该信号发生模块100被配置为在接收到控制信号时，发送同步对时信号给其余信号发生模块100，则该信号发生模块100的处理器110还通过该通讯端口140发送该同步对时信号给其余信号发生模块100。
34.具体地，处理器110用于在接收到控制信号时，输出数字波形信号，数模转换单元120用于将该数字波形信号转换为标准比例信号后输出。其中，处理器110和数模转换单元120之间采用高速串行接口(serial peripheral interface，spi)通讯方式。
35.请参阅图2、3，进一步地，在一个实施例中，数模转换单元120包括第一数模转换器dac1和第二数模转换器dac2。
36.处理器110的第一端口spi1与第一数模转换器dac1的输入端连接，处理器110的第二端口spi2与第二数模转换器dac2的输入端连接，处理器110还通过通讯端口140接收控制信号和同步对时信号。第一数模转换器dac1的输出端和第二数模转换器dac2的输出端用于输出标准比例信号至输出接口200。
37.在一个实施例中，处理器110采用内核速率达到500m的嵌入式处理器，并通过高速spi接口输出输出标准比例信号。多个信号发生模块100的多路spi接口同步启动输出，能够使的输出的多路标准比例信号之间的角差尽量小。
38.请参阅图3，进一步地，在一个实施例中，信号发生模块100还包括存储单元130，存储单元130与处理器110连接，存储单元130用于存储数字波形信号的数据，在一些实施例中，存储单元130包括双倍速率同步动态随机存储器(double data rate sdram，ddr)和快闪存储器(flash)，其中，ddr用于存储大量的数字波形信号的数据，根据需要选择读取数字波形信号的数据并通过多路高速spi接口输出，快闪存储器用作一般性存储用来处理器110工作过程中产生的数据的读写。通过ddr存储大量的数字波形信号的数据，满足不同标准比例信号的输出需求，提高本技术的多通道标准比例源的实用性。
39.请参阅图2、3，进一步地，在一个实施例中，放大模块400包括结构相同的第一功率放大单元410和第二功率放大单元420，用于分别放大每路标准比例信号的两个电压/电流信号。第一功率放大单元410的输入端和第二功率放大单元420的输入端分别与信号发生模块100连接，第一功率放大单元410的输出端和第二功率放大单元的输出端420与输出接口200连接，用于放大信号发生模块100输出的标准比例信号并通过输出接口200输出。
40.请参阅图4，具体地，在一个实施例中，第一功率放大单元410包括放大器u1、第一晶体管q1、第二晶体管q2、第一顶部电阻rt1、第二顶部电阻rt2、第一底部电阻rb1和第二底部电阻rb2。
41.放大器u1的输入端vin通过限流电阻r1与信号发生模块100连接，放大器u1的输出端vout与输出接口200连接，第一晶体管q1的第一端与正供电电源+vs连接，第一晶体管q1的第二端与放大器u1的正电源端vcc连接，第二晶体管q2的第一端与负供电电源-vs连接，第二晶体管q2的第二端与放大器u1的负电源端vee连接。第一顶部电阻rt1连接在第一晶体管q1的第一端和第一晶体管q1的控制端之间，第二顶部电阻rt2连接在第二晶体管q2的第一端和第二晶体管q2的控制端之间，第一底部电阻rb1连接在第一晶体管q1的控制端和放大器u1的输出端之间，第二底部电阻rb2连接在第二晶体管q2的控制端和放大器u1的输出端之间。电阻r3连接在放大器u1的负极输入端和输出端之间，作为反馈电阻。其中，第一顶部电阻rt1、第二顶部电阻rt2、第一底部电阻rb1和第二底部电阻rb2构成一个阻性偏置网络，其与一对互补分立晶体管即第一晶体管q1和第二晶体管q2共同构成一个电源自举电路。
42.本实施例的多通道标准比例源需要输出精确度达到0.02级，稳定度达到0.003％的高精度电压信号，因此数字功放由于固有的噪声和失真无法达到指标要求，因此只能采用模拟功率放大器u1，现成的集成的模拟功率放大器u1的供电电源一般在
±
100v以内，对于要输出120v的交流电压，其输出峰值达到了169.7v，加上晶体管的压降6v，放大器u1的工作电源要在
±
180v左右才能保证能输出我们要的目标电压，因此通过设置该电源自举电路，来实现扩展放大器u1的供电范围的目的。
43.请参阅图3，进一步地，在一个实施例中，放大模块400还包括结构相同的第一扩流单元430和第二扩流单元440。第一扩流单元430的输入端与第一功率放大单元410的输出端连接，第二扩流单元440的输入端与第二功率放大单元420的输出端连接，第一扩流单元430的输出端和第二扩流单元440的输出端与输出接口200连接，第一扩流单元430和第二扩流单元440用于扩大电流以提高标准比例信号的功率，从而满足多通道比例功率源的输出功率要求。
44.在一些实施例中，第一扩流单元430和第二扩流单元440采用稳压器和扩流器件实现，扩流器件与稳压器并联，实现对第一功率放大单元410和第二功率放大单元420输出的标准比例信号的稳压以及扩流。
45.在一个实施例中，易于理解地是，本技术实施例的多通道比例功率源输出的每路标准比例信号均包括第一电信号和第二电信号，第一电信号和第二电信号的电压幅值以及二者之间的相位差可调，根据需要进行设置。
46.本实施例的第一方面提供的多通道标准比例源通过设置多个信号发生模块100，能够分别独立生成多路标准比例信号，通过输出接口200输出至待测设备，实现对待测设备的校验，通讯控制模块300输出一控制信号给多个信号发生模块100，来控制多个信号发生模块100同时输出多路标准比例信号，实现对多个外部待测设备的校验。
47.并且，多个信号发生模块100中的某一个被配置为在接收到控制信号时，发送同步对时信号给其余的信号发生模块100，保证输出的多路标准比例信号的初始相位一致，以实现个最终的多路标准比例信号之间的相位有一个公共的参考。
48.请参阅图1、5，本技术实施例的第二方面提供了一种检测装置500，用于校验互感器校验仪600。包括本技术实施例第一方面提供的多通道比例功率源。其中，多通道比例功率源的多个输出接口200用于与校验互感器校验仪600的测量端子连接，被检互感器校验仪
600的示值误差即为它的测量误差。
49.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。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，并不用于限制本技术的保护范围。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。
50.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。
51.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。