CN105785132B

CN105785132B - 一种阻抗实时监测的方法

Info

Publication number: CN105785132B
Application number: CN201610327335.3A
Authority: CN
Inventors: 李朋; 赵鑫鑫; 尹超
Original assignee: Inspur Group Co Ltd
Current assignee: Inspur Computer Technology Co Ltd
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2018-10-26
Anticipated expiration: 2036-05-17
Also published as: CN105785132A

Abstract

本发明提供一种阻抗实时监测的方法，属于电子领域，本发明主要由双通道ADC转换器，感应电阻和基于FPGA的幅值与相位计算模块组成，待测元件DUT的阻抗是通过注入高频正弦信号来监测计算得出。可以实时监测电路待测部分的阻抗，为电路所在系统提供判断依据，及时作出正确的响应。

Description

一种阻抗实时监测的方法

技术领域

本发明涉及电子技术，尤其涉及一种阻抗实时监测的方法。

背景技术

据研究，人体阻抗包括皮肤阻抗和人体内部阻抗，当信号源频率不同时，人体阻抗也是随之变化的，在特定的信号频率下，人体阻抗是一定的。因此，在特定的电路中，为了避免操作者不慎触电而导致的严重后果，可通过实时监测电路中的待测阻抗来实现。

发明内容

本发明提出了一种阻抗实时监测的方法，可以实时监测电路待测部分的阻抗，为电路所在系统提供判断依据，及时作出正确的响应，尤其适用于人体触电监测等场合，但不限于此场合，适用于所有需要根据接入阻抗来做判断的系统。

本方法是由信号源，双通道ADC转换器，感应电阻和基于FPGA的幅值与相位计算模块来实现的。待测元件DUT的阻抗是通过注入高频正弦信号来监测计算得出的。本方法的算法如下：

1)、测量出信号源电压正峰值V_source1；

2)、测量出信号源电压负峰值V_source2；

3)、测量出感应电阻电压正峰值V_sense1；

4)、测量出感应电阻电压负峰值V_sense2；

5)、计算出信号源电压幅值V_source＝V_source1-V_source2和感应电阻电压幅值V_sense＝V_sense1-V_sense2；

6)、计算出信号源电压幅值与感应电阻电压幅值的比值

7)、计算出待测元件的阻抗幅值M＝γ×R_sense；

8)、计算出信号源电压正峰值和感应电阻电压正峰值之间的时间差T，该时间是通过系统时钟的计数得到的；

9)、计算出待测元件的阻抗相位其中T_source是正弦信号源的周期。

本发明的有益效果是：

本发明可以实时监测电路待测部分的阻抗，为电路所在系统提供判断依据，可根据计算得到的幅值与相位及时作出正确的响应，避免危险事故的发生，尤其适用于人体触电监测等场合。该设计具有设计方法新颖、实施简便等特点，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明的设计框图。

具体实施方式

下面对本发明的内容进行更加详细的阐述：

本方法的设计是由信号源，双通道ADC转换器，感应电阻和基于FPGA的幅值与相位计算模块组成的，如图1所示。其中，待测元件DUT是电阻电容并联、电感电阻并联、电阻电容串联、电感电阻串联等组合。对这些组合的DUT阻抗的计算公式如表1所示，其中，ω＝2π×f，f是信号源的频率。

表1

根据算法步骤得出测得的DUT的阻抗幅值和相位，与DUT阻抗计算公式得到的结果进行比对，得出下面的阻抗误差率表，电阻和电容的组合、电阻和电感的组合阻抗幅值误差率都在10％以内，纯电阻的阻抗幅值误差率在5％以内；电阻和电容并联的阻抗相位误差率在5％以内，其它情况下阻抗相位误差率在10％以内。在允许一定误差的场合，该设计方法可以得到良好的应用，还可以通过提高系统时钟的频率来提高阻抗相位的准确率，本测试使用的系统时钟是1MHz，其相位分辨率为

阻抗误差率表

DUT组合	阻抗幅值误差率	阻抗相位误差率
			电阻与电容并联	＜10％	＜10％
电阻与电感并联	＜10％	＜5％
			电阻与电容串联	＜10％	＜10％
电阻与电感串联	＜10％	＜10％
			电阻	＜5％	不适用

Claims

1.一种阻抗实时监测的方法，其特征在于，主要由双通道ADC转换器，感应电阻和基于FPGA的幅值与相位计算模块来实现，待测元件(DUT)的阻抗是通过注入高频正弦信号来监测计算得出；

计算内容为：

1)、测量出信号源电压正峰值V_source1；

2)、测量出信号源电压负峰值V_source2；

3)、测量出感应电阻电压正峰值V_sense1；

4)、测量出感应电阻电压负峰值V_sense2；

6)、计算出信号源电压幅值与感应电阻电压幅值的比值

7)、计算出待测元件的阻抗幅值M＝γ×R_sense；

R_sense与待测元件(DUT)串联在该信号源上形成闭合回路；待测元件(DUT)的一端通过AD7324ch1与基于FPGA的幅值与相位计算模块相连接，待测元件(DUT)的另一端通过AD7324ch2与基于FPGA的幅值与相位计算模块相连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

1)、计算出信号源电压正峰值和感应电阻电压正峰值之间的时间差T，该时间是通过系统时钟的计数得到的；

2)、计算出待测元件的阻抗相位其中T_source是正弦信号源的周期。