电源屏两路转换时间自动测算的方法与流程

本发明涉及铁路信号电源，更具体的说，是一种电源屏两路转换波形自动捕获和电压跌落时间自动测算的方法。

背景技术：

1、铁路信号电源设备标准要求：两路输入电源的转换时间(包括手动和自动)不应大于0.15s；电源屏系统设备有两路电源供电，如果其中一路故障，会自动跳转另一路供电，这个转换过程要求时间不能大于150ms，故须在产品完工检验时需要测试该指标。测试部位为电源屏两路转换输出电压的公共端。即：在电源屏两路转换过程中，两路转换公共输出端的输出电压会有一个电压跌落的过程，这个过程中的电压跌落的波形如图1所示。图中：a：表示正弦波幅值；t：t代表时间轴。图1中的波形是正弦波。图中箭头指向位置是电源屏在两路转换过程中，输出电压跌落波形和时间，即本发明的测试位置。

2、对于正弦波跌落时间测试的通常方法是：将示波器探头夹在输出，人工手动捕获交流输出端电压跌落时间；在此过程中，需要多人配合，由一个操作人员手动操作两路转换开关，且该人在转换之前需与捕获操作示波器捕获波形的人员同时配合，捕获波形；这种方式需要人工配合默契且采集多次捕获，捕获完成后需要人工手动移动示波器测量光标测量掉电时间，整个测试过程繁琐，测试速度慢、效率低，容易出错，不适用自动测试。同时，如果测试过程捕获波形不准确，人工读取数据存在误差。如果转换时间大于150ms，人为测试未发现，那么电源屏在两路转换过程中，电源屏输出掉电，造成供电设备停电。如果这样的设备流入使用，会造成严重的质量投诉。

3、因此，目前迫切需要开发一种自动捕获波形，同时自动完成转换时间的测算的控制方法，以可靠、有效实现波形捕获和时间测算，提供检验速率和降低此类不良品流入顾客。

技术实现思路

1、本发明的目的是为解决电源屏两路转换测试，自动完成，捕获精准的切换时间，通过测试算法自动获取，提高测试效率。

2、本发明一种电源屏两路转换波形自动捕获和切换时间自动测算的方法，测试过程中，通过控制指令使示波器在得令后精准采点，控制软件通过采到的波形数据按照软件算法测算交流输出电压跌落的时间；其可以可靠的对电源屏两路转换进行有效、快速检测，降低不良品流入客户的风险。

3、本发明一种电源屏两路转换波形自动捕获和切换时间自动测算的方法，包括以下步骤：

4、1、通过测试开始指令使用示波器将跌落时间波形进行采样；通过示波器网口读取波形数据点数据存入项目程序开辟的存储空间。

5、2、交流供电为正弦波形，通过交流波形变化趋势，对接收的采集的点逐个进行趋势分析，找到交流电的前两个和后两个的交流波形的电压幅值和频率。

6、3、根据已找到的前、后两个的交流波形的电压幅值和频率及正弦波的标准公式，预测前面、后面变化的正弦波的趋势，通过预测的趋势波形的点与实际示波器采集的相应时刻的点的数据进行比较，逐个比对找到波形前后突变的时刻，两个时刻的时间差即为两路电源转换时间。

7、所述第1步由控制系统给出测试两路转换的信号，该信号同时给到示波器，示波器得到该信号后，准备采集电源屏输出电压，这个信号发出和接收开始动作的时间同步。

8、所述第2步具体实现步骤为：控制软件将从采集的数据开始逐个数据查找并判断出第一个过零点数据；以该点作为周波判断的起点，所述过零点指波形从正半周向负半周转换时经过的零位；分析出波形的幅值和频率后，第2个周期后的第一个过零点开始分析采集数据，根据之前存放在数据结构中的基波数据和正常正弦波形的理论公式，预测下一个数据点的理论值，将预测波形幅值与实际波形点值做差值计算，当数据偏差超过设定偏差值的百分比时，判定为波形跌落起始点point1；结束点point2从采集的数据点的最后向前分析查找出第一个过零点，在找到第一个过零点后，需要再向前分析两个周期的波形数据，根据已找出的两个周期的波形数据，分析出该波形的幅值和频率，以便生成对比基波，便于查找结束点point2；所述过零点是指波形从正半周向负半周转换时经过的零位。

9、所述第3步具体实现步骤为：

10、1)根据已找到的前、后两个的交流波形的电压幅值和频率，便可以根据正弦波的标准公式生成其对应的波形公式；

11、2)通过生成的正弦波的公式分别预测前面、后面变化的正弦波的趋势，即将每个相同时间间隔的点通过公式计算出来，以便后续相应点位的比较使用；

12、3)通过预测的趋势波形的点，即上述第2)步已生成的点与实际示波器采集的相应时刻的点的数据进行比较，每每两个数值做减法，结果与实测值做比，百分比的值大于过程序设定值时，即为突变时刻；这个过程需要逐个比对找到波形前后突变的点的位置；

13、4)通过第3)步找到的突变点的位置，用这两个位置做减法，可得出两个位置相差的个数；

14、5)通过示波器可获得当时采样的单元格时间和每个单元格的点数，通过公式单元格时间/单元格内数据点数得出两两点之间的时间间隔；

15、6)通过步骤4)找到的终点和起点之间的点位差值和步骤5)计算的两两点的时间间隔值，两个值相乘即可得出两路电源转换的时间。

16、本发明具有如下有益效果：

17、本发明的目的是针对现有用示波器手动采集电源屏两路电源转换时间的不足(不足主要包括采集效率低、波形识别不准确、手动采集读数存在个人差异等情况)，提供一种能够通过示波器自动、精准采集两路电源转换波形并自动判别出交流跌落时间的一种方法。

18、对于本发明，通过特定的算法对采集的波形进行精准分析，得出该波形的频率和幅值，能够精准的预测出后续波形的趋势，达到快速有效的找出波形变化的点位，进而计算出转换时间，从而有效的解决实际生产过程中两路转换波形捕获的随机性、难采性、读数不准确性等问题；利用这种方法可以提高车间电源屏两路转换时间的检验效率、波形捕获的准确度、工人操作的方便性；同时降低对操作人员的技能要求，同时减少操作人员，可为工厂生产降本增效。

19、本发明通用性好，不仅用于两路电源转换，仍可用于其他领域中需要采样波形分析的项目，通过本发明的测算方法理念自动找到其差异点，解决捕获和查找数据难的问题。

技术特征：

1.一种电源屏两路转换时间自动测算的方法，其特征是，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电源屏两路转换时间自动测算的方法，其特征是，所述第(1)步由控制系统给出测试两路转换的信号，该信号同时给到示波器，示波器得到该信号后，准备采集电源屏输出电压，这个信号发出和接收开始动作的时间同步。

3.根据权利要求1所述的电源屏两路转换时间自动测算的方法，其特征是，所述第(2)步具体实现步骤为：控制软件将从采集的数据开始逐个数据查找并判断出第一个过零点数据；以该点作为周波判断的起点，所述过零点指波形从正半周向负半周转换时经过的零位；分析出波形的幅值和频率后，第2个周期后的第一个过零点开始分析采集数据，根据之前存放在数据结构中的基波数据和正常正弦波形的理论公式，预测下一个数据点的理论值，将预测波形幅值与实际波形点值做差值计算，当数据偏差超过设定偏差值的百分比时，判定为波形跌落起始点point1；结束点point2从采集的数据点的最后向前分析查找出第一个过零点，在找到第一个过零点后，需要再向前分析两个周期的波形数据，根据已找出的两个周期的波形数据，分析出该波形的幅值和频率，以便生成对比基波，便于查找结束点point2；所述过零点是指波形从正半周向负半周转换时经过的零位。

4.根据权利要求1所述的电源屏两路转换时间自动测算的方法，其特征是，所述第(3)步具体实现步骤为：

技术总结
本发明公开了一种电源屏两路转换时间自动测算的方法。本发明测试过程中，通过控制指令使示波器在得令后精准采点根据已找到的前、后两个的交流波形的电压幅值和频率及正弦波的标准公式，预测前面、后面变化的正弦波的趋势，通过预测的趋势波形的点与实际示波器采集的相应时刻的点的数据进行比较，逐个比对找到波形前后突变的时刻，两个时刻的时间差即为两路电源转换时间。本发明可以可靠的对电源屏两路转换进行有效、快速检测，降低不良品流入客户的风险。

技术研发人员：王悦,周建伟,郑平伟,陆嘉林,吕东军,李同丽,朱光辉,范鸣浩
受保护的技术使用者：天津铁路信号有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13