本實(shí)用新型涉及電氣測量技術(shù)，尤其涉及一種基于FPGA和電壓控制電流源的全自動流比器高壓電橋。
背景技術(shù)：
：在高電壓條件下，容性試品電容值和損耗因數(shù)的測量大都采用電橋法測量，主要設(shè)備有高壓西林電橋及高壓流比器電橋。高壓西林電橋是一種最傳統(tǒng)容性試品電容值和損耗因數(shù)測量設(shè)備，其工作原理如圖1A所示。具體地講是把測試試品等效成復(fù)阻抗與標(biāo)準(zhǔn)電容器進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)低壓側(cè)比例臂的標(biāo)準(zhǔn)電阻R3和電容C4滿足對邊阻抗之積相等實(shí)現(xiàn)電橋平衡，而后根據(jù)電橋平衡條件計(jì)算待測參數(shù)電容值和損耗因數(shù)。低壓臂電阻和電容的調(diào)節(jié)通過旋轉(zhuǎn)式十進(jìn)位制開關(guān)實(shí)現(xiàn)，只能通過人工調(diào)節(jié)，無法實(shí)現(xiàn)自動化測量。同時(shí)由于西林電橋?yàn)樽枞蓦姌?，只能?shí)現(xiàn)容性試品的測量，不能滿足感性試品的測量。高壓流比器電橋其平衡條件為安匝平衡，因?yàn)橛迷褦?shù)比來代替電阻比，平衡時(shí)沒有磁滯損耗，其測量精度較其它電橋有顯著的提高，工作原理如圖1B所示。電橋的平衡條件為：ICNX＝I0N0，IgNX＝IaNa。根據(jù)匝數(shù)比可求得測試試品電流，從而得到其電容值和損耗因數(shù)。改變線圈Nx中磁通的方向，使測試試品電流從線圈Nx同名端流入，可實(shí)現(xiàn)感性試品的測量。高壓流比器電橋的平衡方法是將比例線圈按1、2、5系數(shù)抽頭，手動調(diào)節(jié)比例線圈的匝數(shù)，實(shí)現(xiàn)安匝平衡。這種調(diào)節(jié)方式操作繁瑣，對操作者的技能要求較高；且連線復(fù)雜，引線的屏蔽及可靠性問題不容忽視。為了克服電橋法人工操作及對操作人員技術(shù)要求的問題，人們提出了相位比較法。相位比較法是一種高壓條件下全自動測量容性試品電容值和損耗因數(shù)的方法，其基本原理如圖1C所示。電壓和電流信號經(jīng)過相同的兩路信號預(yù)處理電路，然后進(jìn)入過零比較器將交流信號過零整形為方波信號，通過比較這兩個(gè)方波信號的上升沿或下降沿之間的時(shí)間差求出兩個(gè)信號的相位差，進(jìn)而計(jì)算出測試試品電容值和損耗因數(shù)。此方法實(shí)現(xiàn)了自動化測量，但是對于提取的電壓信號和電流信號都屬于直接測量，沒有確定的基準(zhǔn)，測量精度十分有限。綜上，無論是現(xiàn)有的電橋法，還是相位比較法，其要么精度較低，要么需要人工操作且對操作人員技術(shù)要求較高，均不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)高精度測量和自動化測量。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：在下文中給出了關(guān)于本實(shí)用新型的簡要概述，以便提供關(guān)于本實(shí)用新型的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本實(shí)用新型的窮舉性概述。它并不是意圖確定本實(shí)用新型的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本實(shí)用新型的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種基于FPGA和電壓控制電流源的全自動流比器高壓電橋，以至少解決現(xiàn)有的電橋法和相位比較法均不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)高精度測量和自動化測量的問題。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種基于FPGA和電壓控制電流源的全自動流比器高壓電橋，該全自動流比器高壓電橋包括分壓器、高壓電源、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、第一模擬輸入模塊、第二模擬輸入模塊、實(shí)時(shí)控制器(RT)、工控機(jī)、電壓控制電流源、模擬輸出模塊、程控放大器、檢測線圈、流比器及測試試品，其中，流比器包括檢測線圈、第一比例線圈和第二比例線圈；高壓電源的高壓分別加到分壓器和測試試品上，其中，測試試品的電流進(jìn)入第二比例線圈中；分壓器得到的電壓信號輸入至第一模擬輸入模塊中，第一模擬輸入模塊將該電壓信號從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳輸至FPGA的數(shù)據(jù)輸入端口中；檢測線圈連接程控放大器，程控放大器將檢測線圈采集到的不平衡信號放大，通過第二模擬輸入模塊將檢測線圈得到的放大信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳輸至FPGA；FPGA的輸出端連接模擬輸出模塊，電壓控制電流源采集模擬輸出模塊的電壓信號，并將該電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號而輸出至第一比例線圈中；FPGA的數(shù)字I/O端口連接至程控放大器的放大倍數(shù)接線端；FPGA與RT相連接，RT與工控機(jī)通過以太網(wǎng)相連接。進(jìn)一步地，F(xiàn)PGA中可以設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)電容與電阻并聯(lián)模型。進(jìn)一步地，F(xiàn)PGA中可以設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)電感與電阻并聯(lián)模型。進(jìn)一步地，檢測線圈與程控放大器用于檢測流比器平衡程度，而FPGA用于根據(jù)檢測線圈的輸出電壓大小使其數(shù)字I/O端口發(fā)出兩路電平信號，并通過兩路電平信號控制程控放大器選擇對應(yīng)的放大倍數(shù)。本實(shí)用新型的主要原理是：從分壓器獲取的實(shí)驗(yàn)電壓模擬信號和從程控放大器獲取的流比器不平衡電壓信號通過第一和第二模擬輸入模塊轉(zhuǎn)化數(shù)字信號傳輸?shù)紽PGA。數(shù)字電壓信號通過構(gòu)建的模型運(yùn)算生成補(bǔ)償數(shù)字電壓信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后作為電壓控制電流源的輸入，電壓控制電流源輸出補(bǔ)償電流。補(bǔ)償電流流入第一比例線圈產(chǎn)生的磁通與測試試品電流在第二比例線圈中產(chǎn)生的磁通相抵消。FPGA、第一和第二模擬輸入模塊以及電壓控制電流源等效為虛擬基準(zhǔn)，通過工控機(jī)根據(jù)流比器不平衡電流情況調(diào)整電容(或電感)、電阻的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)與實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電容(或標(biāo)準(zhǔn)電感)和標(biāo)準(zhǔn)電阻作用效果相同的補(bǔ)償電流信號。經(jīng)過多次補(bǔ)償，流比器不平衡信號越來越小，最終實(shí)現(xiàn)安匝平衡。通過平衡時(shí)FPGA中的電路參數(shù)可求得流經(jīng)測試試品的電流，進(jìn)而求出測試試品的電容值和損耗因數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的一種基于FPGA和電壓控制電流源的全自動流比器高壓電橋具有以下有益效果：(1)通過采用可控補(bǔ)償電流的方式實(shí)現(xiàn)流比器高壓電橋的安匝平衡，檢測線圈與程控放大器用來檢測流比器平衡程度，兩個(gè)固定匝數(shù)的比例線圈分別與測試試品和電壓控制電流源相連接，調(diào)節(jié)電壓控制電流源的輸出電流，通過安匝平衡原理實(shí)現(xiàn)試品電流的比較式測量，由此在高電壓條件下既能夠保證高精度測量，又能夠?qū)崿F(xiàn)測試過程的全自動化，操作簡單，彌補(bǔ)了現(xiàn)有測試技術(shù)的不足。(2)本實(shí)用新型的流比器高壓電橋通過采用FPGA代替?zhèn)鹘y(tǒng)windows操作系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)地并行處理以下幾個(gè)過程：采集信號、計(jì)算補(bǔ)償電流信號和發(fā)出信號；而這是傳統(tǒng)的windows操作系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的。具體而言，本實(shí)用新型在采集電源電壓信號和不平衡電流信號的同時(shí)發(fā)出補(bǔ)償電流信號，且補(bǔ)償電流信號的大小是由電源電壓結(jié)合電路參數(shù)實(shí)時(shí)運(yùn)算得來，這是真正并行運(yùn)行的兩個(gè)過程，要求控制系統(tǒng)有高實(shí)時(shí)性和確定性，而windows操作系統(tǒng)由于其單線程運(yùn)行的特點(diǎn)并不能完全實(shí)時(shí)并行兩個(gè)程序，無法滿足測試要求。此外，可重新配置FPGA是有大量的邏輯門構(gòu)成的數(shù)字芯片，可以對其進(jìn)行定制，定制后邏輯門就被編譯到了物理硬件上，除非重新編譯否則不會更改，所以FPGA具有高可靠性、高確定性的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)FPGA在硬件中以平行循環(huán)方式的執(zhí)行并行代碼，不會受到處理器核數(shù)的限制，能夠?qū)崿F(xiàn)真正的實(shí)時(shí)并行運(yùn)行。(3)本實(shí)用新型的流比器高壓電橋的基本原理依舊是安匝平衡，即流入流比器比例線圈的是可調(diào)控的電流信號，但由于采用FPGA代替?zhèn)鹘y(tǒng)windows操作系統(tǒng)，而FPGA發(fā)出的數(shù)字信號經(jīng)過模擬輸出模塊變?yōu)殡妷盒盘?，故這里采用電壓控制電流源來實(shí)現(xiàn)電壓/電流信號轉(zhuǎn)化。在設(shè)計(jì)時(shí)保證電壓控制電流源有確定的轉(zhuǎn)換系數(shù)k，當(dāng)FPGA發(fā)出數(shù)字電壓一定時(shí)，補(bǔ)償電流的幅值、相位也確定，通過觀察補(bǔ)償后檢測線圈不平衡電流的變化，經(jīng)過運(yùn)算調(diào)整下一次FPGA輸出電壓。(4)本實(shí)用新型的流比器高壓電橋，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高壓條件下容性試品電容及損耗因數(shù)的全自動測量，還能實(shí)現(xiàn)感性試品電感及品質(zhì)因數(shù)的全自動測量；與現(xiàn)有高壓流比器電橋相比，本實(shí)用新型無需過多的連線，避免了多跟引線帶來的可靠性和屏蔽的問題。通過以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明，本實(shí)用新型的這些以及其他優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。附圖說明本實(shí)用新型可以通過參考下文中結(jié)合附圖所給出的描述而得到更好的理解，其中在所有附圖中使用了相同或相似的附圖標(biāo)記來表示相同或者相似的部件。所述附圖連同下面的詳細(xì)說明一起包含在本說明書中并且形成本說明書的一部分，而且用來進(jìn)一步舉例說明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例和解釋本實(shí)用新型的原理和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中：圖1A為精密西林電橋的原理圖；圖1B為一般高壓流比器電橋的原理圖；圖1C為相位比較法測量的線路框圖；圖2為本實(shí)用新型的基于FPGA和電壓控制電流源的全自動流比器高壓電橋的一個(gè)示例的電路原理圖，其中：1-分壓器、2-高壓電源、3-FPGA、4-1-第一模擬輸入模塊、4-2-第二模擬輸入模塊、5-實(shí)時(shí)控制器(RT)、6-工控機(jī)、7-電壓控制電流源、8-模擬輸出模塊、9-程控放大器、10-流比器、10-1-檢測線圈、10-2-第一比例線圈、10-3-第二比例線圈、11-測試試品。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，附圖中的元件僅僅是為了簡單和清楚起見而示出的，而且不一定是按比例繪制的。例如，附圖中某些元件的尺寸可能相對于其他元件放大了，以便有助于提高對本實(shí)用新型實(shí)施例的理解。具體實(shí)施方式在下文中將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的示范性實(shí)施例進(jìn)行描述。為了清楚和簡明起見，在說明書中并未描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。然而，應(yīng)該了解，在開發(fā)任何這種實(shí)際實(shí)施例的過程中必須做出很多特定于實(shí)施方式的決定，以便實(shí)現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標(biāo)，例如，符合與系統(tǒng)及業(yè)務(wù)相關(guān)的那些限制條件，并且這些限制條件可能會隨著實(shí)施方式的不同而有所改變。此外，還應(yīng)該了解，雖然開發(fā)工作有可能是非常復(fù)雜和費(fèi)時(shí)的，但對得益于本公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作僅僅是例行的任務(wù)。在此，還需要說明的一點(diǎn)是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本實(shí)用新型，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本實(shí)用新型的方案密切相關(guān)的裝置結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本實(shí)用新型關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種基于FPGA和電壓控制電流源的全自動流比器高壓電橋，該全自動流比器高壓電橋包括分壓器、高壓電源、FPGA、第一模擬輸入模塊、第二模擬輸入模塊、RT、工控機(jī)、電壓控制電流源、模擬輸出模塊、程控放大器、流比器及測試試品，其中，流比器包括檢測線圈、第一比例線圈和第二比例線圈；高壓電源的高壓分別加到分壓器和測試試品上，其中，測試試品的電流進(jìn)入第二比例線圈中；分壓器得到的電壓信號輸入至第一模擬輸入模塊中，第一模擬輸入模塊將該電壓信號從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳輸至FPGA的數(shù)據(jù)輸入端口中；檢測線圈連接程控放大器，程控放大器將檢測線圈采集到的不平衡信號放大，通過第二模擬輸入模塊將檢測線圈得到的放大信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳輸至FPGA；FPGA的輸出端連接模擬輸出模塊，電壓控制電流源采集模擬輸出模塊的電壓信號，并將該電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號而輸出至第一比例線圈中；FPGA的數(shù)字I/O端口連接至程控放大器的放大倍數(shù)接線端；FPGA與RT相連接，RT與工控機(jī)通過以太網(wǎng)相連接。下面結(jié)合圖2來描述本實(shí)用新型的一種基于FPGA和電壓控制電流源的全自動流比器高壓電橋的一個(gè)示例。如圖2所示，本實(shí)用新型的全自動流比器高壓電橋包括分壓器1、高壓電源2、FPGA3、第一模擬輸入模塊4-1、第二模擬輸入模塊4-2、RT5、工控機(jī)6(即圖2中的上位機(jī))、電壓控制電流源7、模擬輸出模塊8、程控放大器9、流比器10及測試試品11。其中，流比器10由檢測線圈10-1、第一比例線圈10-2、第二比例線圈10-3以及坡莫合金鐵芯(圖中未示出)構(gòu)成，流比器為測試系統(tǒng)核心。高壓電源2的高壓分別加到分壓器1和測試試品11上，其中，測試試品11的電流進(jìn)入第二比例線圈10-3中。分壓器1得到的電壓信號輸入至第一模擬輸入模塊4-1(例如A/D轉(zhuǎn)換模塊)中，由第一模擬輸入模塊4-1將該電壓信號從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，此數(shù)字信號再傳輸至FPGA3的數(shù)據(jù)輸入端口中，為后續(xù)計(jì)算做準(zhǔn)備。檢測線圈10-1連接程控放大器9，程控放大器9將檢測線圈10-1采集到的不平衡信號放大，再通過第二模擬輸入模塊4-2轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，傳輸至FPGA3。需要說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，第一模擬輸入模塊4-1和第二模擬輸入模塊4-2在硬件上可以采用兩個(gè)A/D轉(zhuǎn)換模塊來實(shí)現(xiàn)；或者，也可以采用在同一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)，分別采用該A/D轉(zhuǎn)換模塊的兩路通道來實(shí)現(xiàn)。FPGA3的輸出端連接模擬輸出模塊8(例如D/A轉(zhuǎn)換模塊)，電壓控制電流源7采集模擬輸出模塊8的電壓信號，并將該電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號輸出至第一比例線圈10-2中。FPGA3還有數(shù)字I/O端口，此數(shù)字I/O端口引出兩根導(dǎo)線連接至程控放大器9的放大倍數(shù)接線端。同時(shí)，F(xiàn)PGA3與RT5連接，RT5與工控機(jī)6通過以太網(wǎng)連接，構(gòu)建數(shù)據(jù)傳出通道。根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)方式，F(xiàn)PGA3中可以包括預(yù)先構(gòu)建好的標(biāo)準(zhǔn)電容與電阻并聯(lián)模型，用于容性試品的測試，也即，測試試品11為容性試品；此外，根據(jù)另一種實(shí)現(xiàn)方式，F(xiàn)PGA3中也可以包括預(yù)先構(gòu)建好的標(biāo)準(zhǔn)電感與電阻并聯(lián)模型，用于感性試品的測試，也即，測試試品11為感性試品。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，F(xiàn)PGA3中可以根據(jù)實(shí)際需要來選擇其中預(yù)先構(gòu)建的模型，當(dāng)需要測試的試品為容性試品時(shí)，則采用標(biāo)準(zhǔn)電容與電阻并聯(lián)模型；而當(dāng)需要測試的試品為感性試品時(shí)，則采用標(biāo)準(zhǔn)電感與電阻并聯(lián)模型。由此，可以使得本實(shí)用新型的基于FPGA和電壓控制電流源的全自動流比器高壓電橋不僅能夠用于容性試品的測試，而且能夠用于感性試品的測試。這樣，將FPGA3、第一模擬輸入模塊4-1、第二模擬輸入模塊4-2和電壓控制電流源7等效為虛擬基準(zhǔn)，通過工控機(jī)6根據(jù)流比器不平衡電流情況調(diào)整其中電容(或電感)、電阻的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)與實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電容(或標(biāo)準(zhǔn)電感)和標(biāo)準(zhǔn)電阻作用效果相同的補(bǔ)償電流信號，實(shí)現(xiàn)自動化測量和高精度測量。此外，根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)方式，流比器兩個(gè)固定匝數(shù)的比例線圈(即第一比例線圈10-2、第二比例線圈10-3)分別與測試試品、電壓控制電流源7相連接，檢測線圈10-1與程控放大器9相連接以檢測流比器平衡程度。FPGA3根據(jù)檢測線圈10-1的輸出電壓大小使其數(shù)字I/O端口發(fā)出兩路電平信號，并通過兩路電平信號控制程控放大器9選擇對應(yīng)的放大倍數(shù)，使得測量精度大大提高。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，可以采用一塊印刷電路板(PCB)集成RT5、FPGA3和數(shù)字I/O端口，例如采用NIsbRIO-9602XT型控制器來實(shí)現(xiàn)，該控制器主要參數(shù)如表一所示。表一第一模擬輸入模塊4-1和第二模擬輸入模塊4-2可以采用NI公司的C系列模塊NI-9215，其主要參數(shù)如表二所示。表二型號信號類型信號通道采樣率是否同步分辨率NI-9215模擬輸入±10V4100kS/s是16位模擬輸出模塊8可以采用NI公司的C系列模塊為NI-9263，其主要參數(shù)如表三所示。表三型號信號類型信號通道采樣率是否同步分辨率NI-9263模擬輸出±10V4100kS/s是16位程控放大器9可以采用南京鴻賓微弱信號檢測有限公司生產(chǎn)的HB-881(V)型低噪聲程控放大器，主要參數(shù)如表四所示。表四輸入型號工作頻率輸入阻抗輸入信號輸出信號輸出電流HB-881(V)1Hz-10kHz1MΩ//5pf0-±10V≤±10V≤15mA如圖2所示，高壓電源2施加在測試試品11上，測試試品11的電流流入第二比例線圈10-3產(chǎn)生磁通，檢測線圈10-1可測得不平衡電壓信號。根據(jù)不平衡電壓信號的大小及第一模擬輸入模塊4-1和第二模擬輸入模塊4-2接收的電壓范圍，F(xiàn)PGA3發(fā)出數(shù)字電平控制程控放大器9選擇合適的放大倍率，放大后的不平衡電壓信號和從分壓器1得到的電壓信號一并被FPGA3采集。在FPGA3中分壓器信號換算成電源的高壓信號，不平衡電壓信號換算成檢測線圈10-1的不平衡電流信號。經(jīng)過RT5將高壓信號、不平衡電流信號、采樣頻率發(fā)送至工控機(jī)6。在工控機(jī)6中以正弦信號為基準(zhǔn)判定數(shù)據(jù)的有效性，若數(shù)據(jù)無效則說明采樣過程發(fā)生錯(cuò)誤，立即停止測試并檢查錯(cuò)誤；當(dāng)數(shù)據(jù)有效時(shí)，采用最小二乘擬合求取測試試品的電路參數(shù)，將此參數(shù)設(shè)為嘗試模型參數(shù)數(shù)組發(fā)送至FPGA3，代入事先預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電容(或標(biāo)準(zhǔn)電感)與標(biāo)準(zhǔn)電阻的虛擬模型中得到補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?。該?shù)字信號經(jīng)過模擬輸出模塊8變?yōu)槟M電壓信號，再經(jīng)過電壓控制電流源7轉(zhuǎn)換為補(bǔ)償電流信號，流入第一比例線圈10-2中。此時(shí)第一比例線圈10-2中會產(chǎn)生與第二比例線圈10-3中方向相反的磁通，兩個(gè)磁通相互抵消將導(dǎo)致檢測線圈10-1的不平衡電壓基波幅值減小，持續(xù)采集補(bǔ)不平衡電壓信號并換算、上傳。若在工控機(jī)6中測得補(bǔ)償后的不平衡電流基波分量減小，則判定補(bǔ)償有效，將嘗試模型參數(shù)確定為測試試品電路參數(shù)繼續(xù)重復(fù)上述過程；反之則判定補(bǔ)償無效，修正模型參數(shù)重新擬合。當(dāng)連續(xù)3次補(bǔ)償無效時(shí)，認(rèn)為不平衡電流信號基波幅值已經(jīng)達(dá)到了系統(tǒng)所能識別的極限，測試結(jié)束，計(jì)算電容值和損耗因數(shù)，生成報(bào)表文件。其中，F(xiàn)PGA3實(shí)現(xiàn)采集信號、傳輸信號至工控機(jī)、控制放大器放大倍率、發(fā)出補(bǔ)償信號、檢測循環(huán)狀態(tài)等功能，以及RT實(shí)現(xiàn)FPGA3與工控機(jī)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信、控制FPGA3開始采樣時(shí)間、監(jiān)測循環(huán)狀態(tài)等功能。整個(gè)測試過程無需人工干預(yù)完全自動化運(yùn)行。在本實(shí)用新型中，通過FPGA3采集電源電壓信號和不平衡電流信號，同時(shí)根據(jù)采集到的信號及工控機(jī)輸入的電路參數(shù)發(fā)出補(bǔ)償信號，這是一個(gè)真正并行的、實(shí)時(shí)的系統(tǒng)，克服了windows操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差的技術(shù)難題。此外，F(xiàn)PGA3輸出信號是電壓信號，而流入第一比例線圈10-2的信號應(yīng)為電流信號方能實(shí)現(xiàn)安匝平衡，因此采用電壓控制電流源7實(shí)現(xiàn)電壓/電流信號轉(zhuǎn)化。上述流比器電橋的控制系統(tǒng)硬件可采用美國NI公司生產(chǎn)的CompactRIO系列產(chǎn)品，具體包括RT、FPGA、模擬輸入、模擬輸出和數(shù)字I/O等。在測試過程中，檢測線圈的輸出電壓從最大值到零輸出，檢測線圈與程控放大器相連，F(xiàn)PGA根據(jù)檢測線圈的輸出電壓大小發(fā)出兩路電平信號控制程控放大器的放大倍數(shù)，確保第一模擬輸入模塊接收的電壓有合適的放大倍數(shù)且不會超過量限。通過以上描述可知，本實(shí)用新型的基于FPGA和電壓控制電流源的全自動流比器高壓電橋可實(shí)現(xiàn)高壓條件下容性試品電容及損耗因數(shù)的測量和感性試品電感與品質(zhì)因數(shù)的測量。檢測線圈與程控放大器用來檢測流比器平衡程度；而兩個(gè)固定匝數(shù)的比例線圈分別與測試試品和電壓控制電流源相連接，通過安匝平衡原理實(shí)現(xiàn)試品電流的比較式測量。FPGA內(nèi)部構(gòu)建電容(或電感)模型和電阻模型，從分壓器獲取實(shí)驗(yàn)電壓模擬信號，通過模擬輸入單元轉(zhuǎn)化數(shù)字信號傳輸?shù)紽PGA，數(shù)字電壓信號結(jié)合電容(或電感)模型和電阻模型通過運(yùn)算產(chǎn)生實(shí)時(shí)數(shù)字電壓信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后作為電壓控制電流源的輸入，電壓控制電流源輸出補(bǔ)償電流。FPGA、模擬輸入單元(包括第一模擬輸入模塊和第二模擬輸入模塊)和電壓控制電流源等效為虛擬基準(zhǔn)，通過工控機(jī)根據(jù)流比器不平衡電流情況調(diào)整電容或電感、電阻的參數(shù)實(shí)現(xiàn)與實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電容(或標(biāo)準(zhǔn)電感)和標(biāo)準(zhǔn)電阻作用效果相同的補(bǔ)償電流信號。本實(shí)用新型涉及一種測試系統(tǒng)，具體涉及一種盡管根據(jù)有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，但是受益于上面的描述，本
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)的技術(shù)人員明白，在由此描述的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)，可以設(shè)想其它實(shí)施例。此外，應(yīng)當(dāng)注意，本說明書中使用的語言主要是為了可讀性和教導(dǎo)的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限定本實(shí)用新型的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權(quán)利要求書的范圍和精神的情況下，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。對于本實(shí)用新型的范圍，對本實(shí)用新型所做的公開是說明性的，而非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求書限定。當(dāng)前第1頁1 2 3