CN107677876A - 一种双极性信号的动态测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双极性信号的动态测量方法及装置，涉及双极性信号测量领域，所述方法包括：对电路中的待测信号的极性进行检测；若检测到待测信号的极性为正极性，则选择第一参考点作为测量电路参考点，并对待测信号进行测量；若检测到待测信号的极性为负极性，则选择第二参考点作为测量电路参考点，并对待测信号进行测量。本发明通过切换参考点，实现双极性信号的测量，电路简单，故障率低，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及双极性信号测量领域，特别涉及一种双极性信号的动态测量方法及装置。
背景技术
实际生活中有很多场景需要测量双向的物理量，例如双向空气流量/流速测量，蓄电池充放电测量等。在这些应用中物理量是双向的，例如蓄电池充电时电流流入蓄电池，放电时电流流出蓄电池，测量这种双向物理量的传感器通常输出的是双极性电平，例如充电时电流为正，放电时电流为负。
正极性信号测量比较简单，信号采集和处理只能处理正极性信号，负极性信号则比较复杂，其中一种方法是把负极性信号转换为正极性信号，例如增加加法器电路把负极性信号电平抬升到零电平以上，使负极性信号变成正极性信号，然后再用常规的测量方法测量。另外一种方法是增加负电压，使得待测量的信号落在正负电压之间。但无论哪种方法，都需要增加运算放大器电路、参考源等，电路复杂，功耗大。
发明内容
根据本发明实施例提供的技术方案解决的技术问题是如何实现一种简单的双极性信号的动态测量方案。
根据本发明实施例提供的一种双极性信号的动态测量方法，包括：
对电路中的待测信号的极性进行检测；
若检测到待测信号的极性为正极性，则选择第一参考点作为测量电路参考点，并对待测信号进行测量；
若检测到待测信号的极性为负极性，则选择第二参考点作为测量电路参考点，并对待测信号进行测量。
优选地，所述对电路中的待测信号的极性进行检测的步骤包括：
根据待测信号的物理量变化，检测待测信号的极性。
优选地，通过控制参考点切换电路，选择第一参考点或第二参考点作为测量电路参考点。
优选地，所述参考点切换电路包括单刀双掷开关。
优选地，所述待测信号为蓄电池的电流信号，利用与所述蓄电池串联的电流传感器对所述蓄电池的电流信号进行采集，并将所述电流传感器的远离所述蓄电池负极的一端作为第一参考点，将所述电流传感器的接近所述蓄电池负极的一端作为第二参考点。。
根据本发明实施例提供的一种双极性信号的动态测量装置，包括：
极性检测模块，用于对电路中的待测信号的极性进行检测；
动态测量模块，若检测到待测信号的极性为正极性，则选择第一参考点作为测量电路参考点，并对待测信号进行测量，若检测到待测信号的极性为负极性，则选择第二参考点作为测量电路参考点，并对待测信号进行测量。
优选地，所述极性检测模块根据待测信号的物理量变化，检测待测信号的极性。
优选地，所述动态测量模块通过控制参考点切换电路，选择第一参考点或第二参考点作为测量电路参考点。
优选地，所述参考点切换电路包括单刀双掷开关。
优选地，所述待测信号为蓄电池的电流信号，所述动态测量模块利用与所述蓄电池串联的电流传感器对所述蓄电池的电流信号进行采集，并将所述电流传感器的远离所述蓄电池负极的一端作为第一参考点，将所述电流传感器的接近所述蓄电池负极的一端作为第二参考点。
本发明实施例提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明实施例通过动态切换测量电路的参考点，实现对双极性信号参数的测量，测量一个方向信号时选择某一个参考点，测量另外一个方向信号时切换到另外一个参考点，这样，电路上不需要传统的加法器抬升输入信号电平，也不需要复杂的双极性信号测量电路，只需要简单的切换参考点即可，电路简单，故障率、功耗和成本都比较低。
附图说明
图1是本发明实施例提供的双极性信号的动态测量方法框图；
图2是本发明实施例提供的双极性信号的动态测量装置框图；
图3是本发明另一实施例提供的双极性信号的动态测量模块结构图；
图4是本发明另一实施例提供的双极性信号的动态测量电路结构图；
图5是本发明另一实施例提供的双极性信号的动态测量电路结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例提供的双极性信号的动态测量方法框图，如图1所示，步骤包括：
步骤S101：对电路中的待测信号的极性进行检测。
具体地说，根据待测信号的物理量变化，检测待测信号的极性。
所述待测信号可以是电压、电流、电阻、频率等，这些物理量的变化可以转换为电压信号，从而通过测量电压的幅度来测量待测物理量的变化。例如，利用频压转换器，将不同频率变换为不同的电压；通过测量串联接入的电阻的两端电压来测量电流的大小。
预先设定一个参考信号，将测量得到的信号与该参考信号进行比较，如果大于该参考信号，则判断为一种极性，否则判断为另外一种极性，典型电路为比较器或减法器。以电压极性判断为例，待测电压信号接入过零比较器，如果待测电压超过0V，则判断为正信号，如果电压不超过0V则判断为负信号。
步骤S102：根据检测结果，切换参考点，实现对待测信号的测量。具体地说，若检测到待测信号的极性为正极性，则选择第一参考点作为测量电路参考点，并对待测信号进行测量；若检测到待测信号的极性为负极性，则选择第二参考点作为测量电路参考点，并对待测信号进行测量。
通过控制参考点切换电路，选择第一参考点或第二参考点作为测量电路参考点。其中，参考点切换电路可以是单刀双掷开关。
当对蓄电池的电流信号进行测量时，将电流传感器与所述蓄电池串联，从而检测蓄电池的电流信号。将所述电流传感器的远离所述蓄电池负极的一端作为第一参考点，将所述电流传感器的接近所述蓄电池负极的一端作为第二参考点。当蓄电池充电时，通过控制参考点切换电路，选择第一参考点作为测量电路参考点，并进行充电电流的测量。当蓄电池放电时，通过控制参考点切换电路，选择第二参考点作为测量电路参考点，并进行放电电流的测量。
本发明实施例根据待测信号的极性的检测结果，选取适于信号测量的参考点，进行测量。例如，根据待测信号的极性的检测结果，确定电路的当前的参考点是否适于信号测量，若当前的参考点适于信号测量，则依据所述当前的参考点，直接对待测信号进行测量，若当前的参考点不适于信号测量，则切换至适于信号测量的参考点，并依据切换后的参考点，对待测信号进行测量。
当电路中的信号是双极性信号时，测量电路需要同时测量双极性信号的参数，可能的参数包括电压、电流、电阻、频率等，本发明实施例通过改变测量电路的参考点，实现对双极性信号参数的测量。
本发明实施例能够通过手动或自动切换的方式，动态改变测量电路的参考点，测量电路其它部分不需要修改就可以实现全部测量功能，与传统的双极性信号测量电路中需要加法器和负电源电路相比较，本发明实施例不需要加法器或负电源也可以实现双极性信号测量，且电路实现更简单。
图2是本发明实施例提供的双极性信号的动态测量装置框图，如图2所示，包括：极性检测模块10和动态测量模块20。
极性检测模块10，用于对电路中的待测信号的极性进行检测。具体地说，极性检测模块10根据待测信号的物理量变化，检测待测信号的极性。
动态测量模块20，若检测到待测信号的极性为正极性，则选择第一参考点作为测量电路参考点，并对待测信号进行测量，若检测到待测信号的极性为负极性，则选择第二参考点作为测量电路参考点，并对待测信号进行测量。进一步说，动态测量模块20通过控制参考点切换电路，选择第一参考点或第二参考点作为测量电路参考点，其中，参考点切换电路可以是单刀双掷开关。
当对蓄电池的电流信号进行测量时，将电流传感器与所述蓄电池串联，从而检测蓄电池的电流信号。动态测量模块20将所述电流传感器的远离所述蓄电池负极的一端作为第一参考点，将所述电流传感器的接近所述蓄电池负极的一端作为第二参考点。当蓄电池充电时，动态测量模块20通过控制参考点切换电路，选择第一参考点作为测量电路参考点，并进行充电电流的测量。当蓄电池放电时，动态测量模块20通过控制参考点切换电路，选择第二参考点作为测量电路参考点，并进行放电电流的测量。
本发明实施例的极性检测模块10能够感知待测信号的极性，从而使动态测量模块20根据待测信号的极性自动或提醒用户手动切换测量电路的参考点，从而依据合理的参考点，测量两种极性信号的参数。其中，动态测量模块20使用参考点切换电路(即电路切换装置)在两个或两个以上的参考点之间切换，通过切换参考点，实现双极性信号测量。
本发明实施例的参考点切换电路可以由电路自动控制切换参考点，也可以人工手动切换参考点。
图3是本发明另一实施例提供的双极性信号的动态测量模块结构图，如图3所示，包括：参考点切换电路、控制电路(实现图2的极性检测模块10的功能和动态测量模块20的参考点切换功能)，以及传感器电路和测量电路(实现动态测量模块20的测量功能)。其中，传感器电路负责实现待测信号的转换，把各种物理量转换为适合电路测量的电信号，例如空气流量计、水流量计、电流传感器等。测量电路实现对传感器电信号的测量，测量的电参数包括电压、电流、电阻、频率等。在实际测量双极性信号时，控制电路用于控制参考点切换电路在参考点间的切换。
传感器电路将待测信号转换为电信号,对于固定的一个电路参考点(例如接地点)，被测物理量变化时这个电信号可能是正电平,也可能是负电平，如果更换另外一个合适的电路参考点，则原来的负电平可以变为正电平。也就是说，本发明实施例通过改变参考点的方法，将双极性信号中的负电平的待测信号变为正电平信号。
本实施例的控制电路能感知待测量信号的极性，根据待测信号的极性自动或提醒用户手动切换测量电路参考点。也就是说，控制电路根据被测物理量的变化检测待测信号的极性，待测信号为正电平时选择一个参考点，待测信号为负电平时选择另外一个参考点，使得原本的负电平变成正电平，这样方便于信号测量电路处理。
本实施例的控制电路实现参考点的切换，切换支持控制电路自动切换，也支持人工手动切换。
图4是本发明另一实施例提供的双极性信号的动态测量电路结构图，如图4所示，该电路为蓄电池的电流测量电路，包括以下两种测量需求：
(1)用电过程中蓄电池的放电电流；
(2)充电过程中给蓄电池的充电电流。
电信蓄电池充放电电路如图4所示，包括蓄电池、串接在蓄电池负极的电流传感器、用电负载、充电器、控制电路、开关K1、K2和K3等功能模块。
在正常用电时，电流从蓄电池正极流出，经开关K1、用电负载、传感器等流回到蓄电池负极，可以看到，在用电过程中电流传感器上的电流从B端流向A端，A端与B端电压为负。
在充电过程中，电流从充电器流出，经K2流入蓄电池正极，从蓄电池负极经电流传感器回到充电器，可以看到，在充电过程中电流传感器上的电流从A端流向B端，A端与B端电压为正。
在测量电路看来，在放电和充电过程中，电流传感器上的电压分别为正和负，出现两种极性的电压。
传统的测量电路选择B端作为测量电路的接地点(参考点)，这样充电时A点电压高于B点电压，测量电路看到的是正电压，测量没有问题。放电时由于电流从B点流向A点，则A点电压低于B点电压，由于B点是接地点，那么A点电压就是负值，测量电路看到的是负电压，测量出现困难。利用本发明的方法，不需要增加加器法电路，而是由控制电路动态改变测量电路的接地点(参考点)，例如采用一个单刀双掷开关K3，充电时控制电路通过控制单刀双掷开关K3选择B点作为测量电路的接地点(参考点)，A点看到的电压为正电压，放电时控制电路通过控制单刀双掷开关K3选择A点作为测量电路的接地点(参考点)，B点看到的也是正电压。这样，无论是充电过程还是放电过程，测量电路看到的都是正电压，便于测量，且实施简单。
图5是本发明另一实施例提供的双极性信号的动态测量电路结构图，如图5所示，利用比较器的输出进行参考点切换，即利用比较器输出信号，人工手动切换开关方向或者自动控制单刀双掷开关切换。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种双极性信号的动态测量方法，其特征在于，包括：
对电路中的待测信号的极性进行检测；
若检测到待测信号的极性为正极性，则选择第一参考点作为测量电路参考点，并对待测信号进行测量；
若检测到待测信号的极性为负极性，则选择第二参考点作为测量电路参考点，并对待测信号进行测量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对电路中的待测信号的极性进行检测的步骤包括：
根据待测信号的物理量变化，检测待测信号的极性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过控制参考点切换电路，选择第一参考点或第二参考点作为测量电路参考点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述参考点切换电路包括单刀双掷开关。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述待测信号为蓄电池的电流信号，利用与所述蓄电池串联的电流传感器对所述蓄电池的电流信号进行采集，并将所述电流传感器的远离所述蓄电池负极的一端作为第一参考点，将所述电流传感器的接近所述蓄电池负极的一端作为第二参考点。
6.一种双极性信号的动态测量装置，其特征在于，包括：
极性检测模块，用于对电路中的待测信号的极性进行检测；
动态测量模块，若检测到待测信号的极性为正极性，则选择第一参考点作为测量电路参考点，并对待测信号进行测量，若检测到待测信号的极性为负极性，则选择第二参考点作为测量电路参考点，并对待测信号进行测量。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述极性检测模块根据待测信号的物理量变化，检测待测信号的极性。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述动态测量模块通过控制参考点切换电路，选择第一参考点或第二参考点作为测量电路参考点。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述参考点切换电路包括单刀双掷开关。
10.根据权利要求6-9任意一项所述的装置，其特征在于，所述待测信号为蓄电池的电流信号，所述动态测量模块利用与所述蓄电池串联的电流传感器对所述蓄电池的电流信号进行采集，并将所述电流传感器的远离所述蓄电池负极的一端作为第一参考点，将所述电流传感器的接近所述蓄电池负极的一端作为第二参考点。
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