一种用于电磁场强测量的信号处理电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于电磁场强测量的信号处理电路，包括顺次连接的仪表放大器、低通滤波器、程控增益放大器和真有效值转换器；所述仪表放大器的输入端与外部电磁场强传感器连接，程控增益放大器的放大倍数由单片机控制；真有效值转换器的输出端输出电磁场强直流信号。本实用新型通过将各功能合理分配并集成化处理，采用几个集成化模块获取电磁场强信号，能够消除设备受干扰因数影响大的现象。
【专利说明】—种用于电磁场强测量的信号处理电路
【技术领域】
[0001]本实用新型属于集成电路应用领域，具体涉及一种用于电磁场强测量的信号处理电路。
【背景技术】
[0002]交流输电是目前应用最为广泛的输电方式，其周围的电磁环境比较复杂，通过测量输变电设备和输电线路周围的工频电场和工频磁场，准确计量交流输电线路和变电站的主要电磁场环境参数，判断电磁场环境参数是否满足工程施工要求，对安全生产和测量标定具有重要的指导意义。
[0003]工频电磁场测量的原理比较简单，采用平行极板感应工频电场，采用微型多匝线圈感应磁场，通过信号处理电路，输出给微处理器，实现信号的采集、调理、放大、转换等。但是，当测量点距离被测设备和线路较远时，由于电场和磁场感应装置采集到的信号极其微弱，而且受到周围环境和其他设备的干扰，所以，目前的信号处理电路无法实现精确测量，不能准确表征待测区域电磁场的真实情况。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题是:提供一种用于电磁场强测量的信号处理电路，能够消除设备受干扰因数影响大的现象，实现有效获取场强信号。
[0005]本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种用于电磁场强测量的信号处理电路，其特征在于:它包括顺次连接的仪表放大器、低通滤波器、程控增益放大器和真有效值转换器；所述仪表放大器的输入端与外部电磁场强传感器连接，程控增益放大器的放大倍数由单片机控制；真有效值转换器的输出端输出电磁场强直流信号。
[0006]按上述方案，所述的仪表放大器包括仪表放大器芯片，外部电磁场强传感器的输出端通过第二电容C2和第一电阻Rl与仪表放大器芯片的同相输入端连接，夕卜部电磁场强传感器的公共端通过第一电容Cl与仪表放大器芯片的反相输入端连接；仪表放大器芯片的同相输入端通过第二电阻R2接地；仪表放大器芯片的I号引脚与8号引脚之间连接有电阻R3。
[0007]按上述方案，所述的低通滤波器包括低通滤波器芯片，仪表放大器的输出端通过第五电容与低通滤波器芯片的同相输入端连接，低通滤波器芯片的反相输入端与4号引脚连接，低通滤波器芯片的同相输入端通过第四电阻R4接地，低通滤波器芯片的8号引脚通过第八电容C8接地。
[0008]本实用新型的工作原理为:外部电磁场强传感器采集待测区域的电磁场信号，经过仪表放大器放大后，采用抗混叠低通滤波器滤除环境干扰信号等，再经过程控增益放大，最后采用真有效值转换器将交流信号转换成直流电平，输入给单片机的AD输入端。
[0009]本实用新型的有益效果为:通过将各功能合理分配并集成化处理，采用几个集成化模块获取场强信号，能够消除设备受干扰因数影响大的现象；集成化模块设计紧凑、体积小，能便捷有效、准确地测量空间位置的交流电场和磁场，直接输出直流的场强信号给单片机，为输变电工程环境评价、研究交流输电线路并行、交叉跨越等区域的电磁环境水平提供了科学的监测依据，方便和简化测量工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型一实施例的电路结构框图。
[0011]图2为仪表放大器的电路原理图。
[0012]图3为低通滤波器的电路原理图。
[0013]图4为程控增益放大器的电路原理图。
[0014]图5为真有效值转换器的电路原理图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实例和附图对本实用新型做进一步说明。
[0016]图1为本实用新型一实施例的电路结构框图，它包括顺次连接的仪表放大器、低通滤波器、程控增益放大器和真有效值转换器；所述仪表放大器的输入端与外部电磁场强传感器(本实施例为双极I禹合电容电场传感器)连接，真有效值转换器的输出端输出电磁场强直流信号给单片机，为输变电工程环境评价、研究交流输电线路并行、交叉跨越等区域的电磁环境水平提供监测依据。
[0017]所述的仪表放大器如图2所示，包括仪表放大器芯片(本实施例为芯片INA333)，外部电磁场强传感器的输出端通过第二电容C2和第一电阻Rl与仪表放大器芯片的同相输入端连接，外部电磁场强传感器的公共端通过第一电容Cl与仪表放大器芯片的反相输入端连接；仪表放大器芯片的同相输入端通过第二电阻R2接地；仪表放大器芯片的I号引脚与8号引脚之间连接有可调电阻R3。其中Rl和R2为集成运算放大器INA333输入端提供偏置电压，Cl和C2为输入耦合电容，C3和C4为电源滤波电容，通过改变电阻R3的阻值调节仪表放大器芯片的增益，用于实现微弱信号的采集和放大。
[0018]所述的低通滤波器如图3所示，包括低通滤波器芯片(本实施例选用高性能的滤波器专用芯片MAX7410)，仪表放大器的输出端通过第五电容C5与低通滤波器芯片的同相输入端连接，低通滤波器芯片的反相输入端与4号引脚连接，低通滤波器芯片的同相输入端通过第四电阻R4接地，低通滤波器芯片的8号引脚通过第八电容CS接地。其中C5和R4构成低通滤波电路，本低通滤波器实现了抗混叠低通滤波功能，能有效改善电磁环境干扰对采样信号的影响。
[0019]所述的程控增益放大器如图4所示，包括宽调整范围的程控增益放大器芯片PGA103，第五电阻R5，第九至第i^一电容C9，C10和C11，其中第九电容C9和第五电阻R5构成低通滤波电路，第十电容ClO和第^^一电容Cll为电源滤波电容。程控增益放大器的输入端PGAIN与低通滤波器的输出端0UT2连接，程控增益放大器芯片PGA103的控制端Pl和P2接单片机，通过单片机实现X 1、X 10和X 100倍的增益调节。
[0020]所述的真有效值转换器如图5所示，包括高性能的电平转换芯片LTC1966，第六电阻R6和第七1?7，第十二至第十六电容(:12、(:13、(:14、(:15和(:16，其中第十四电容(:14和第十五电容C15为电源滤波电容，第十三电容C13为输入端耦合电容，这里采用单端输入，因此电平转换芯片LTC1966的第二输入端IN2通过耦合电容接地；真有效值转换器的输入端RDIN与程控增益放大器的输出端0UT3连接，经过第十二电容C12和第六电阻R6构成低通滤波电路后，与电平转换芯片LTC1966的第一输入端INl相连。第十六电容C16为电平转换芯片LTC1966输出匹配电容，第七电阻R7为输出匹配电阻。真有效值转换器实现了从RMS到DC的电平转换,将表征电磁场信号强度的直流电压信号从0UT4输出，与单片机相连。
[0021]以上实施例仅用于说明本实用新型的思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于电磁场强测量的信号处理电路，其特征在于:它包括顺次连接的仪表放大器、低通滤波器、程控增益放大器和真有效值转换器；所述仪表放大器的输入端与外部电磁场强传感器连接，程控增益放大器的放大倍数由单片机控制；真有效值转换器的输出端输出电磁场强直流信号。
2.根据权利要求1所述的一种用于电磁场强测量的信号处理电路，其特征在于:所述的仪表放大器包括仪表放大器芯片，外部电磁场强传感器的输出端通过第二电容C2和第一电阻Rl与仪表放大器芯片的同相输入端连接，外部电磁场强传感器的公共端通过第一电容Cl与仪表放大器芯片的反相输入端连接；仪表放大器芯片的同相输入端通过第二电阻R2接地；仪表放大器芯片的I号引脚与8号引脚之间连接有电阻R3。
3.根据权利要求1所述的一种用于电磁场强测量的信号处理电路，其特征在于:所述的低通滤波器包括低通滤波器芯片，仪表放大器的输出端通过第五电容与低通滤波器芯片的同相输入端连接，低通滤波器芯片的反相输入端与4号引脚连接，低通滤波器芯片的同相输入端通过第四电阻R4接地，低通滤波器芯片的8号引脚通过第八电容CS接地。
【文档编号】G01R29/08GK204116463SQ201420570978
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】黄凯, 易金桥, 王威, 汪元红, 董杰楚 申请人:武汉三江中电科技有限责任公司