单片机多路信号测试仪

⑴ 高手来看 要求基于单片机的rlc测量仪

基于PIC单片机控制的RLC智能测量仪设计
现代电子技术

使用电子元器件时，首先需要了解其参数，这就要求能够对元器件的参数进行精确测量。采用传统的仪表进行测量时，首先要从电路板上焊开器件，再根据元件的类型，手动选择量程档位进行测量，这样不仅麻烦而且破坏了电路板的美观。经过理论分析和实验研究，采用正交采样算法，并由单片机控制实现在线测量、智能识别、量程自动转换等多种功能，可大大提高测量仪的测量速度和精度，扩大测量范围。因此这种RLC测量仪既可改善系统测量的性能，又保持了印刷电路的美观，较传统的测量仪还具有高度的智能化和功能的集成化，在未来的应用中将具有广阔的前景。
1 硬件电路设计
此测量仪硬件设计思路如图1所示。

由于PIC单片机只能正确采集0～5 V之间的电压，而输入的信号是正弦波信号，因此在将此正弦信号送入单片机之前需对其进行电位提升，使整个正弦信号任意时刻的电位均大于或等于0。另外本测量仪具有量程自动转换和增益自动可控的特点，实现电路如图2所示。

图2中U1(CD4051)是一个单刀八掷的模拟开关，用以完成量程电阻挡位的转换；U2(CD4052)是一个双刀四掷的模拟开关，用来选择待测元件或基准电阻信号；U3，U4，U5，U6共同组成一个增益可以控制的仪用差分式放大电路，其中U5(CD4052)是用来切换增益倍数的；U8(74LS273)是一个锁存器，用于将由单片机发出的控制信号锁存并传输给U1，U2，U5实现程控；由于U1，U2，U5开关切换的驱动电压要求达到5 V以上，而单片机的高电平仅为3～5 V，达不到驱动电压，所以要采用一个集电极开路的驱动器(74LS07)才能实现由单片机控制的开关切换(R13，R14，R15，R16，R17为74LS07输出端的上拉电阻)。
这样通过程序控制单片机与74LS273相接端口的高低电位，就可以控制模拟开关选择不同的通道，从而实现自动的量程档位转换和增益控制。
2 软件程序设计
本测量仪的测量原理是以正交采样为基础。首先选用频率恒定的正弦信号作为标准测量信号，然后用待测元件和基准电阻串联对测量信号进行分压，最后由单片机分别对待测元件和基准电阻分压后所得的信号进行正交采样处理。
由于流过电容或电感的电流与其两端的电压存在90°的相位差，因此只需在任一时刻采样得到交流信号瞬时值V1，然后相移90°，再采样得到瞬时值V2，就可用V1和V2表示完整的交流信号：V2=V1+jV2。
软件程序的设计思路如图3所示。

3 实验结果
表1给出了该测量仪在测量频率为100 Hz，1 kHz，10 kHz±0.02％三种情况下的测量范围与测量精度。其中L，C，R，Q，D分别表示电感量、电容量、电阻值、品质因数、损耗角正切值。

4 结 语
本文设计了一种基于PIC单片机的RLC智能测量仪，其主要功能如下：
(1) 能够智能地识别出待测元件是电容、电感、还是电阻。
(2) 能精确测量出电容、电感、电阻的参数值。
(3) 可以实现量程电阻的自动转换，无须人工选择档位。
(4) 当测量正弦信号的幅度过小时，可以自动实现增益放大，从而不影响精度。
(5) 对测量仪进行扩充后还实现了二极管、三极管的测量。
由此可见，此测量仪具有高度的智能化和集成化，可精确地对元器件参数进行测量，这正符合当今测量仪器的发展趋势，他将具有广阔的应用前景。

⑵ 相序测试仪是如何采用单片机进行逻辑分析判断

PS-ID相序测试仪
用来检测三相低压配电线路电压的相序及缺相情况。该表由被测电压直接供电，采用单片机进行逻辑分析判断，用LED发光二极管和蜂鸣器以声光形式指示正相序、反相序和缺相三种状态，具有反应迅速、操作简单、轻巧便携的特点。仪表外壳采用工程绝缘材料，现场使用安全可靠，可长时间使用。
PS-ID相序测试仪技术指标
1.
电压范围:AC30~600V
2.
频率范围:40~70Hz
3.
绝缘电阻:
仪表线路与外壳之间
≥10MΩ
4.
耐压:AC1KV
50Hz
1min
5.
工作温度及湿度:
-10°C
~
+40°C
＜85%RH
6.
外形尺寸:120×83×41
7.
重量
:180g
8.
储存条件:-10°C~50°C
PS-ID相序测试仪使用说明将三根测量线夹分别接三相电源，按一下测量键(切勿按住不放)，开始测量，仪表有如下三种状态。
1.
正相序状态:正相序指示灯(绿灯)每秒闪亮一次(慢闪)，逆相序指示灯(红灯)熄灭，蜂鸣器不响;
2.
逆相序状态:逆相序指示灯(红灯)每秒闪亮两次(快闪)，正相序指示灯(绿灯)熄灭，蜂鸣器报报警;
3.缺相状态:本相序表三盏缺相指示灯的颜色与相序表测量线夹的颜色一一对应。当某盏缺相指示灯熄灭并且蜂鸣器嘟、嘟作响时，为对应相电压缺相。测量结束后，取下测量线夹即可。

⑶ 电缆测试仪的组成、测试原理及特点简介

1、单片机控制的电缆故障测试仪
传统的电缆故障测试仪，有的厂家叫电缆故障探测仪，或者叫电缆故障检测仪，其实都是同一类仪器，其一般的组成为：
①、传统形式：采用闪测仪、路径仪、定点仪三件分立的形式。其装箱方式一般为：电缆故障闪络测试仪独立装箱，电缆故障定点仪、电缆路径探测信号源及其它附件一块装箱，即二箱三件式。由于故障测试时，闪测仪、定点仪使用频率髙，路径仪使用频率低，所以，三件独立配置有其合理性，功能分解清晰，结构简单、维修使用方便。
②、采用闪测仪、路径仪合二为一组合、定点仪独立配置形式。这种配置一般是两箱两件式，功能与第一种配置基本相同。其优点为少了一个部件，某种程度上可以说使用方便。其缺点为，由于路径仪信号源使用功率较大的器件，其使用频率并不髙，所以，这种配置增加了闪测仪的复杂性，使闪测仪的故障率提高，维修相对变的复杂。
其测试原理为：闪测仪为脉冲反射法，路径仪采用电磁波测试最小点方法，定点仪用声测法定点。另外，大部分厂家的定点仪采用声磁同步方式，定点仪既能进行故障声测定点，也能用于电缆路径测试时作为路径信号接收机使用。例如DTC系列电缆故障测试仪，其配套的定点仪，采用声磁同步方式，可以用声测法进行故障定点，其故障定点时采用表头、耳机同时接收显示方式，极为方便。也可以作路径信号接收机使用，可以接收路径仪信号源发出的路径信号，也可以接收电缆故障定点时的高压脉冲电磁波信号，是真正的一机多用。
单片机控制的大屏幕液晶显示电缆故障测试仪特点：
（1）、可靠性髙：因为闪测仪软件固化，不会存在软件故障，操作失误时，可以复位重来，整个过程只需几秒钟时间。
（2）、测试快速：带直流电源供电的单片机控制的闪测仪，到现场几分钟内就能完成测试电缆全长及传输速度、电缆短路故障、电缆断线故障任务。
（3）、故障率低：因为是专用测试仪器，不会用作为其他用途，所以单片机控制闪测仪就不容易出故障，这一点对电缆维修用户是十分必要的。
单片机控制的闪测仪其缺点为数据存贮量小。一般只存贮两组波形，但是对仪器使用者来说，一般用同屏幕两组波形对比（即用好相的低压脉冲法全长测试波形及故障相的高压冲闪法测试波形进行对比）已经足够了。
2、笔记本型电缆故障测试仪：
笔记本型电缆故障测试仪，作为计算机领域的一个典型应用，在技术上无疑是进步。计算机的大容量数据存贮处理功能，网络的数据传输功能，方便的信息管理功能，给电缆故障测试仪仪器提供了一个更好的平台，使用好了，无疑是会对提高测试水平起到一个事半功倍的推动作用。但是，任何事情都有两个方面，笔记本电缆故障测试仪也有它的固有缺点，在某些环境、某些场合下、它的使用确实不如用单片机控制的液晶显示的电缆故障测试仪来得方便。
（1）、笔记本电脑电缆故障测试仪的组成形式：
目前市场上流行的笔记本电缆故障测试仪，其核心是闪测仪不同，定点仪、路径仪与一般的电缆故障测试仪相同，测试原理也相同，它有以下几种形式：
①、闪测仪采用一个笔记本数据采集器，定点仪、路径仪独立装箱使用，即两箱一包式、或一箱一包式，这种形式的闪测仪，完全靠笔记本电脑进行数据采集和操作，对电脑依赖性最髙，电脑出了任何问题，都会直接影响测试仪使用。
②、闪测仪采用将笔记本数据采集器及路径仪信号源合二为一的形式。定点仪独立装箱。一般为两箱一包式。这种配置，与第一种配置一样，故障粗测完全依赖于笔记本电脑。
③、闪测仪有独立的操作和显示系统，闪测仪上面有笔记本电脑接口。路径仪、定点仪独立装箱。这种配置，笔记本作为辅助测试仪器，可有可无。一般情况下，用户很少使用笔记本来测试，因为用单片机系统来测试故障方便快捷，所以这种配置只增加了仪器的复杂性和成本，实际意义不大。
④、闪测仪采用电脑主板，显示器用液晶显示器，这种闪测仪，实质上与单片机控制的闪测仪性能基本相似。由于使用电脑主板，其数据存贮容量比使用单片机的闪测仪大。另外，有的闪测仪可以带软驱，USB接口等等，与笔记本电脑通信比较方便。但是这种闪测仪，也有与笔记本闪测仪同样有的缺点，使用相对变的复杂一些。
（2）、笔记本电脑故障测试仪使用中的问题：
笔记本闪测仪，从其设计的技术角度说，应该说是比较先进的，使用也不会存在大的问题，但针对不同使用单位和使用现场，其缺点也十分明显：
①、现场使用不够快捷：现场测试时，闪测仪一般只用短短几分钟时间就结束。但使用用笔记本电脑，从电脑开机到运行程序、本身的过程就比较长，加上笔记本电源问题、闪测仪数据采集器电源问题、电脑死机问题、耗用的时间就更长。
②、电脑的可靠性问题：由于笔记本本身是通用的办公设备，所以用户购买后，一般会将配用的笔记本电脑用作其他用途，这样，我们使用电脑时遇到的问题，在故障测试时都会遇到。例如：病毒感染问题、操作系统及软件问题。不管是什么问题，都会影响用户进行故障测试，让用户以为仪器有故障（其实大多时间是因为笔记本电脑有问题）。
③、软件可靠性问题：应该说，大部分厂家的笔记本软件，软件本身没有多大问题。但是也有部分厂家，软件设计不够完善，结果为闪测仪前端（数据采集器）要挑选电脑（通用性不好），这个电脑能用，换个电脑又不能用。有些厂家的闪测仪软件只能在笔记本系统盘（C盘）安装，这样，当电脑被用户使用一段时间后，操作系统出了问题，笔记本程序就无法正常使用，只有重新安装操作系统及软件才行。
④、显示问题：笔记本电脑闪测仪还有一个较大的缺陷就是，在室外工作时，尤其是有日光时，笔记本的显示成为很大问题，这给用户会带来极大不便。
总之，用笔记本电脑闪测仪，对于大部分供电维修使用人员而言，是不太适应的。因为我们现在还不能做到所有电缆故障维修人员都是电脑方面的专家，可以自己安装操作系统和软件、自己解决电脑所有故障。用户使用仪器时，电脑出了故障，仪器就不能正常使用，会给用户解决电缆故障造成很大问题。
另外，针对厂家宣传的电缆测试管理功能，从实际使用情况看，用户很少使用。现在县一级以上的供电局，都有自己的内部管理网络，所以笔记本电脑设计的管理功能，实际很少发挥作用。用户购买仪器、主要是为了解决电缆故障。
3、中低压电缆故障测试仪
中低压电缆故障测试，按测试原理的不同分为三种：一是用脉冲反射法测试原理进行故障粗测，采用比较特殊的高压附件配套进行故障定点，例如用专用的电压等级较低的高压测试电源，采用大容量的脉冲电容器等等，这与传统的电缆故障测试仪基本一样；二是用跨步电压测试法进行故障测试；三是用电桥测试原理进行测试。现在市场上流通的中低压电缆检测仪，大部分是完成电缆故障粗测功能。其原理一般是采用电桥法，只不过是现在已经采用了计算机技术，采用的是智能电桥。有低压电桥、高压电桥等等。有些仪器还采用了超高压数字电桥原理。给故障点加的电压一般为200V以上，最高可以加到20KV。对于故障电阻较低的（电阻小于600MΩ）电缆故障。用中低压电缆检测仪可以粗测故障距离。
应用范围：适用于故障电阻值不高的泄漏性故障测试。一般用于6000V以下等级的电缆故障测试<故障距离粗测>。
优点：对于适应测试的电缆故障，其使用简单，对使用人员的技术要求不高。即“傻瓜”式测试。另外，对于有些故障点，如有些电缆接头故障，由于故障点爬电距离长，不能形成“闪络”放电的故障，由于无法用脉冲反射法（闪测法）进行故障距离粗测，采用电桥法测试就有其优越性。
缺点：只能测中低压电缆的泄漏性故障，对于高压电缆的大部分高电阻故障、闪络性故障、断线故障、以及不知道电缆全长的故障无法直接进行测试。
4、直埋电缆故障测试仪
直埋电缆，绝大部分故障用传统的电缆故障测试仪都能完成的工作，直接以电缆铺设方式命名仪器名称，是由于采用的故障测试原理不同。一般情况下，直埋电缆故障测试仪采用的故障定点方法是跨步电压法，其工作原理为：给接地电缆电线施加一固定电压信号，在接地点周围地面就形成电场，离故障点越近，相同距离间电位差越大，反之亦然。根据这一原理，就能找到接地故障点。
故障距离的粗测可以采用脉冲反射法，也可以采用电桥法，就看生产厂家怎么配套。我们一般说的直埋电缆故障测试仪就是一套跨步电压定点系统，包含电压发射机和跨步电压接收机两部分，不含故障粗测和路径测试功能。
对接地电阻很小的地埋电缆电线故障，用直埋电缆故障测试仪能够达到测试目的。但用这种仪器检测地埋电缆电线故障，其局限性也非常大。因为电缆故障中，大部分故障点处接地电阻非常高，通常阻值较低的为几十千欧，阻值高的达几兆甚至几百兆欧。因此，用该类仪器排除高阻故障效率较低，误判率较高、仪器使用局限性较大。
5、路灯电缆故障测试仪
路灯电缆故障测试仪，其实质是解决低压电缆测试问题。其测试方法分为跨步电压法、以及采用电磁波定点两种，适用于测试路灯电缆故障、直埋电缆故障、直埋光缆对地绝缘故障、交联电缆外护套故障、地埋线电缆故障等等。就其测试原理讲，实际上与直埋电缆故障测试仪是相同的。
6、矿井用电缆故障测试仪
矿井电缆，与其它电缆并没有实质的不同，只是仪器的使用环境条件不一样，所以对仪器有与其它电缆不一样的要求。例如煤矿电缆可能不能采用高压冲闪法进行测试，有些矿井使用高压仪器不方便等等。目前市场上的矿井电缆故障测试仪，有的用脉冲反射法直接进行测试，可以测试短路、断线故障；有的采用智能电桥测试原理进行测试，可以测试故障点阻值不太高的泄漏性高阻故障；有的是脉冲反射法和电桥法同时采用，使用范围就更广泛一些。
通过以上介绍，我们可以看到，尽管仪器的种类名称不一样，其测试原理其实就那么几种，仪器名称不同，主要是生产厂家按使用对象不同，从市场营销的需要给仪器命名。作为仪器使用者，不要看仪器叫什么名称，主要要了解仪器是采用什么测试原理，从而确定是否能满足需要。

⑷ 基于单片机的LCF测试仪中电容电感测量的原理

就是一个带有大电容的滞回比较器电路，电容是为了消除抖动，一般是这样的。