專利名稱：一種基于Rogowski線圈測量的信號運算裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁測量技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于Rogowski線圈測量的信號運算裝置。
背景技術(shù)：
在托卡馬克裝置中，等離子體位移測量是最基本的診斷之一，它對于裝置的運行和實驗有不可替代的意義。一方面它是等離子體是否達(dá)到宏觀平衡的標(biāo)志；另一方面，在等離子體反饋平衡控制系統(tǒng)中，它又是所產(chǎn)生的位置偏差信號的來源。J-TEXT裝置上位移測量就是采用的變形Rogowski線圈和鞍型線圈。基于Rogowski線圈的測量原理以及位移測量原理，要得到所需電流信號，測量后續(xù)處理電路中積分器電路和信號運算裝置是其中關(guān)鍵組成部分。
為了確保線圈測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，主要要注重2個方面一個是線圈自身的設(shè)計和安裝結(jié)構(gòu)；另一個是信號的引出以及后續(xù)處理電路的可靠性。目前來說，線圈設(shè)計方面，隨著磁場位形研究的深入，其自身設(shè)計上不斷得到改善，而我們研究的重點就是線圈后續(xù)處理電路的優(yōu)化設(shè)計。積分電路主要有兩種實現(xiàn)方式模擬積分器和數(shù)字積分器，其中，模擬積分器的特點是響應(yīng)時間快，并且易于實現(xiàn)，但是難以確保高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。特別是當(dāng)信號頻率較低、信號量較小并且積分時間較長時，積分器中元器件如積分電容、電阻等的特性也會隨時間、溫度的變化產(chǎn)生漂移現(xiàn)象，影響較大會直接導(dǎo)致積分結(jié)果不正確，進(jìn)而降低測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性；同時積分器芯片自身特性也會對積分效果產(chǎn)生比較大的影響，比如運算放大器的輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流及其溫度漂移等。因此，結(jié)合模擬積分器自身的特點，可以用于對沖擊電流的測量，而在對于穩(wěn)定持續(xù)電流的測量中難于在長期運行中保持高的準(zhǔn)確度，這也是目前長時間積分器的研制的難點。數(shù)字積分器實現(xiàn)相對比較復(fù)雜，其積分性能不受元器件的時間、溫度特性的影響，能夠長期持續(xù)的準(zhǔn)確測量穩(wěn)態(tài)信號。但是采用數(shù)字積分器實現(xiàn)對瞬時沖擊電流的測量非常困難，一般用于對測量要求準(zhǔn)確度很高，而且暫態(tài)響應(yīng)要求不高的條件下。對于運算電路部分，目前采用的信號獲取方法是將原始信號積分后接入采集系統(tǒng)，然后通過計算機軟件進(jìn)行數(shù)值計算得到的，這樣就會引入來自A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)值運算等方面的延時，而且響應(yīng)速度較慢，不能滿足信號的實時獲取和觀測。在這種背景下，我們需要一種可以綜合解決以上問題的信號處理電路，即可同時保證積分的準(zhǔn)確性和信號運算的可靠性、實時性。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于Rogowski線圈測量的信號運算裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中難以保證積分信號準(zhǔn)確性、響應(yīng)速度較慢，不能滿足信號的實時獲取和觀測的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于Rogowski線圈測量的信號運算裝置，包括依次連接的控制電路、積分電路以及運算電路；所述積分電路包括第一積分單元，其輸入端連接ROG信號，控制端連接至所述控制電路的輸出端，所述第一積分單元的輸出端連接至所述運算電路的輸入端；第二積分單元，其輸入端連接SAD信號，控制端連接至所述控制電路的輸出端，所述第二積分單元的輸出端連接至所述運算電路的輸入端；以及第三積分單元，其輸入端連接IP信號，控制端連接至所述控制電路的輸出端，所述第三積分單元的輸出端連接至所述運算電路的輸入端；工作時，控制電路輸出積分時間控制信號，所述第一積分單元對線圈測量ROG信號進(jìn)行積分處理，所述第二積分單元對線圈測量SAD信號進(jìn)行積分處理，所述第三積分單元對線圈測量IP信號進(jìn)行積分處理，運算電路對積分處理后的信號進(jìn)行合成運算處理。更進(jìn)一步地，所述控制電路包括依次連接的低通濾波器、光隔離器、開關(guān)管以及延時繼電器；所述低通濾波器用于對輸入的觸發(fā)信號進(jìn)行濾波，所述光隔離器用于隔離輸入端和輸出端并實現(xiàn)兩端電氣隔離，所述開關(guān)管用于控制所述延時繼電器動作，所述延時繼電器用于控制所述積分電路的工作狀態(tài)。 更進(jìn)一步地，所述第一積分單元包括補償電路、積分器和第一跟隨器，所述積分器的輸入端作為所述第一積分單元的輸入端連接ROG信號，所述積分器的控制端作為所述第一積分單元的控制端連接至所述控制電路的輸出端，所述積分器的補償端連接所述補償電路，所述第一跟隨器的輸入端連接至所述積分器的輸出端，所述第一跟隨器的輸出端作為所述第一積分單元的輸出端。更進(jìn)一步地，所述積分器包括第一運算放大器、第一電阻、第二電阻、第一電容，所述第一運算放大器的反相輸入端通過第一電阻連接ROG信號，所述第一運算放大器的正相輸入端連接所述補償電路；所述第一電容連接在所述第一運算放大器的反相輸入端與輸出端之間；所述第二電阻的一端連接至所述第一運算放大器的反相輸入端，另一端連接所述控制電路。更進(jìn)一步地，所述補償電路包括可調(diào)電阻、第五電阻、串聯(lián)連接在所述第一運算放大器的正相輸入端與地之間的第三電阻和第四電阻；所述可調(diào)電阻連接在正負(fù)電源之間，所述可調(diào)電阻的可調(diào)端通過所述第五電阻連接至所述第三電阻與所述第四電阻的串聯(lián)連接端。更進(jìn)一步地，所述運算電路包括依次連接的除法器、第二比例放大器和第二跟隨器，輸出端與所述除法器的第一輸入端連接的比例加法器，以及輸出端與所述除法器的第二輸入端連接的第一比例放大器；所述比例加法器的輸入端連接所述第一積分單元的輸出端和第二積分單元的輸出端；所述第一比例放大器的輸入端連接所述第三積分單元的輸出端。更進(jìn)一步地，所述比例加法器包括第四運算放大器、第十電阻、第i^一電阻、第十三電阻、第十五電阻；所述第四運算放大器的反相輸入端通過第十電阻連接至所述第一積分單元的輸出端，所述第四運算放大器的反相輸入端還通過第十一電阻連接至所述第二積分單元的輸出端，所述第四運算放大器的正向輸入端通過所述第十三電阻接地；所述第十五電阻連接在所述第四運算放大器的反相輸入端與輸出端之間。更進(jìn)一步地，所述第一比例放大器包括第五運算放大器、第十二電阻、第十四電阻和第十六電阻；所述第五運算放大器的反相輸入端通過所述第十二電阻連接至所述第三積分單元的輸出端，所述第五運算放大器的正相輸入端通過所述第十四電阻接地，所述第五運算放大器的輸出端作為所述第一比例放大器的輸出端；所述第十六電阻連接在所述第五運算放大器的反相輸入端與輸出端之間。更進(jìn)一步地，所述除法器包括第六運算放大器、模擬乘法器、第十七電阻和第十八電阻；所述第六運算放大器的反相輸入端通過第十七電阻連接至所述比例加法器的輸出端，所述第六運算放大器的正相輸入端接地，所述第六運算放大器的輸出端連接至模擬乘法器的第二差分輸入端；所述模擬乘法器的第一差分輸入端連接至所述第一比例放大器的輸出端，所述模擬乘法器的輸出端通過第十八電阻連接至所述第六運算放大器的反相輸入端。更進(jìn)一步地，所述第二比例放大器包括第七運算放大器、第十九電阻、第二十電阻和第二十一電阻；所述第七運算放大器的反相輸入端通過第十九電阻連接至所述除法器的輸出端，所述第七運算放大器的正相輸入端通過第二十電阻接地，所述第七運算放大器的輸出端作為所述第二比例放大器的輸出端；所述第二十一電阻連接在所述第七運算放大器 的反相輸入端與輸出端之間。本發(fā)明采用全硬件化模擬電路，對由Rogowski線圈測量的信號進(jìn)行后續(xù)處理，包括前級信號的積分處理，后續(xù)對輸出信號或反饋信號進(jìn)行“加、減、乘、除、反相、比例”等合成運算。本發(fā)明所用電路工作在恒溫條件下，且工作時間較短，通過控制電路來實現(xiàn)對電路工作情況的調(diào)節(jié)，模擬積分電路中，用失調(diào)補償?shù)姆椒▉硐墒д{(diào)輸入電壓、電流和偏置電流帶來的影響，同時采用低溫漂的元器件和運算放大器。信號運算裝置部分采用三路輸入、單路輸出的運算方式，信號運算系數(shù)設(shè)定方便，電路結(jié)構(gòu)清晰，響應(yīng)速度快，抗干擾性強，運算精度聞。


圖I是本發(fā)明實施例提供的信號運算電路的模塊結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的信號運算電路中控制電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例提供的控制電路的具體電路圖；圖4是本發(fā)明實施例提供的信號運算電路中積分電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實施例提供的積分電路中第一積分單元的具體電路圖；圖6是本發(fā)明實施例提供的信號運算電路中運算電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明實施例提供的運算電路的具體電路圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖I示出了本發(fā)明實施例提供的信號運算電路的模塊結(jié)構(gòu)原理，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分，詳述如下基于Rogowski線圈測量的信號運算裝置包括依次連接的控制電路I、積分電路2以及運算電路3 ;積分電路2包括第一積分單元21、第二積分單元22和第三積分單元23，第一積分單元21的輸入端連接ROG信號，控制端連接至控制電路I的輸出端，第一積分單元21的輸出端連接至運算電路3的輸入端；第二積分單元22的輸入端連接SAD信號，控制端連接至控制電路I的輸出端，第二積分單元22的輸出端連接至運算電路3的輸入端；第三積分單元23的輸入端連接IP信號，控制端連接至控制電路I的輸出端，第三積分單元23的輸出端連接至運算電路3的輸入端；工作時，控制電路I輸出積分時間控制信號，第一積分單元21對線圈測量ROG信號進(jìn)行積分處理，第二積分單元22對線圈測量SAD信號進(jìn)行積分處理，第三積分單元23對線圈測量IP信號進(jìn)行積分處理，運算電路3對積分處理后的信號進(jìn)行合成運算處理。其中，ROG信號為變形的Rogowski線圈的測量信號，是合成等離子體位移電流信號的源信號之一；SAD信號為鞍型線圈的測量信號，該測量信號的輸出方式和Rogowski線圈測量信號類似，是合成等離子體位移電流信號的源信號之一；IP信號為等離子體電流信號，是Rogowski線圈測量信號，是實驗裝置運行的基本信號之一。。在本發(fā)明實施例中，控制電路I用于控制積分器的工作時間以及積分電容的放 電，積分電路2用于線圈測量信號的積分處理，運算電路3用于線圈測量信號積分后的公式化計算，由于運算電路3是三路輸入、單路輸出結(jié)構(gòu)，所以在三路信號輸入端都需要前置模擬積分器，三路信號通過積分器輸入到運算電路中進(jìn)行后續(xù)合成運算，三路積分器都是通過控制電路來控制工作時間。本發(fā)明實施例提供的信號運算裝置既可以保證積分信號的準(zhǔn)確性，也可以得到公式化運算后的可觀測信號，以確保信號的時效性。圖2示出了本發(fā)明實施例提供的控制電路I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，控制電路I包括依次連接的低通濾波器11、光隔離器12、開關(guān)管13以及延時繼電器14 ;其中，低通濾波器11用于對輸入的觸發(fā)信號進(jìn)行濾波，光隔離器12用于隔離輸入端和輸出端，實現(xiàn)兩端電氣隔離，開關(guān)管13用于控制延時繼電器14動作，延時繼電器14用于控制積分電路的工作狀態(tài)。圖3示出了控制電路的具體電路，控制觸發(fā)信號輸入端接由第六電阻R6、第二電容C2和第七電阻R7構(gòu)成的低通濾波器11，低通濾波器11的輸出端接第八電阻R8的一端，第八電阻R8的另一端接光稱U3的輸入端,光稱U3的輸出端接第九電阻R9的一端,第九電阻R9的另一端接三極管Ql的基極，三極管Ql的發(fā)射極接地，三極管Ql的集電極接繼電器；同時，在繼電器兩端并聯(lián)續(xù)流二極管Dl ;工作過程為當(dāng)放電實驗開始時，控制觸發(fā)信號接入，經(jīng)過濾波電路出來的信號作為控制回路的輸入信號，此時光耦導(dǎo)通，當(dāng)輸入端二極管Dl上的電流足夠大時，其輸出端三極管Ql上壓降較小，此時5v直流電源通過光耦U3和電阻R9提供下一級三極管Ql的基極偏置電流，三極管Ql導(dǎo)通，且工作在飽和狀態(tài)，管壓降趨近于Ov，繼電器動作，完成控制，繼電器的常開接點接積分器的電源端，用來控制積分器的工作時間，繼電器的常閉接點接積分電路中的開關(guān)K1，用來控制積分電容的放電；當(dāng)控制信號消失后，三極管Ql關(guān)斷，此時繼電器通過二極管Dl續(xù)流。在本發(fā)明實施例中，第一積分單元21、第二積分單元22和第三積分單元23的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，在此只給出第一積分單元21的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不再贅述第二積分單元22和第三積分單元23的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如圖4所示，第一積分單元21包括補償電路213、積分器211和第一跟隨器212，積分器211的輸入端作為第一積分單元21的輸入端連接ROG信號，積分器211的控制端作為第一積分單元21的控制端連接至控制電路I的輸出端，積分器211的補償端連接補償電路213，第一跟隨器212的輸入端連接至積分器211的輸出端，第一跟隨器212的輸出端作為第一積分單元21的輸出端。在本發(fā)明實施例中，如圖5所示，第一運算放大器Ul的反相端與第一電阻Rl的一端相連，第一電阻Rl的另一端接線圈；第二電阻R2 —端接第一運算放大器Ul的反相端，另一端接開關(guān)Kl的一端，開關(guān)Kl的另一端接第一運算放大器Ul的輸出端；第一電容Cl接在第一運算放大器Ul的反相端與輸出端之間；第一運算放大器Ul的同相端接第三電阻R3和第四電阻R4串聯(lián)接地；第五電阻R5的一端連接第三電阻R3和第四電阻R4的連接點，另一端接電位器Rpl的滑動結(jié)點；電位器的Rpl另外2個結(jié)點分別接正電源端和負(fù)電源端；第二運算放大器U2接成同相電壓跟隨器，接在運算放大器Ul的輸出端。其中第一電阻Rl和第二電容C2控制積分常數(shù)，開關(guān)Kl用于控制積分電容的放電，防止積分飽和后，電路無法正常工作；第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5以及電位器Rpl構(gòu)成失調(diào)補償電路，電路中第二電阻R2為平衡電阻，R3 << R2，R4是隔離電阻，阻值較大；調(diào)節(jié)電位器Rpl使第三電阻R3上等效電壓變化，用以消除輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流和偏置電流產(chǎn)生的積分誤差。 在本發(fā)明實施例中，如圖6所示，運算電路3包括依次連接的除法器33、第二比例放大器34和第二跟隨器35，輸出端與所述除法器33的第一輸入端連接的比例加法器31，以及輸出端與所述除法器的第二輸入端連接的第一比例放大器32 ;比例加法器31的輸入端連接所述第一積分單元的輸出端和第二積分單元的輸出端；所述第一比例放大器32的輸入端連接所述第三積分單元的輸出端。如圖7所示，比例加法器31包括第四運算放大器U4、第十電阻R10、第i^一電阻R11、第十三電阻R13、第十五電阻R15 ;第四運算放大器U4的反相輸入端通過第十電阻RlO連接至第一積分單元21的輸出端，第四運算放大器U4的反相輸入端還通過第十一電阻Rll連接至第二積分單元22的輸出端，第四運算放大器U4的正向輸入端通過第十三電阻R13接地；第十五電阻R15連接在第四運算放大器U4的反相輸入端與輸出端之間。第一比例放大器32包括第五運算放大器U5、第十二電阻R12、第十四電阻R14和第十六電阻R16 ;第五運算放大器U5的反相輸入端通過第十二電阻R12連接至第三積分單元23的輸出端，第五運算放大器U5的正相輸入端通過第十四電阻R14接地，第五運算放大器U5的輸出端作為第一比例放大器32的輸出端；第十六電阻R16連接在第五運算放大器U5的反相輸入端與輸出端之間。除法器33包括第六運算放大器U6、模擬乘法器Ml、第十七電阻R17和第十八電阻R18 ;第六運算放大器U6的反相輸入端通過第十七電阻R17連接至所述比例加法器的輸出端，第六運算放大器U6的正相輸入端接地，第六運算放大器U6的輸出端連接至模擬乘法器Ml的Yl端；模擬乘法器Ml的Xl端連接至第一比例放大器32的輸出端，模擬乘法器Ml的X2端和Y2端均接地，模擬乘法器Ml的W端通過第十八電阻R18連接至第六運算放大器U6的反相輸入端。模擬乘法器Ml中X1、X2為差分輸入端，用作被乘數(shù)端，Xl為正向輸入端，X2為反相輸入端，X2通常接地；Y1、Y2為差分輸入端，用作乘數(shù)，Yl為正向輸入端，Υ2為反相輸入端，Υ2通常接地；+V為正電源端，-V為負(fù)電源端，Z為可選加法端，W為乘法器輸出端，乘法器運算公式為W = (X1-X2)*(Y1-Y2)+Z。第二比例放大器34包括第七運算放大器U7、第十九電阻R19、第二十電阻R20和第二十一電阻R21 ;第七運算放大器U7的反相輸入端通過第十九電阻R19連接至除法器33的輸出端，第七運算放大器U7的正相輸入端通過第二十電阻R20接地，第七運算放大器U7的輸出端作為第二比例放大器34的輸出端；第二十一電阻R21連接在第七運算放大器U7的反相輸入端與輸出端之間。在本發(fā)明實施例中，信號I和信號2通過輸入I和輸入2端口輸入，接入由運算放大器U4構(gòu)成的反相比例加法器；同時信號3通過輸入3端口輸入，接入由運算放大器U5構(gòu)成的反相比例放大器；運算放大器U6和模擬乘法器Ml接成除法運算電路，對運算放大器U4和U5的輸出信號進(jìn)行除法運算，輸出端接入運算放大器U7的輸入端，U7接成反相放大器，輸出端接入由U8構(gòu)成的正相電壓跟隨器的輸入端，輸出到信號輸出端。本發(fā)明采用全硬件化模擬電路，對由Rogowski線圈測量的信號進(jìn)行后續(xù)處理，包 括前級信號的積分處理，后續(xù)對輸出信號或反饋信號進(jìn)行“加、減、乘、除、反相、比例”等合成運算。本發(fā)明所用電路工作在恒溫條件下，且工作時間較短，通過控制電路來實現(xiàn)對電路工作情況的調(diào)節(jié)，模擬積分電路中，用失調(diào)補償?shù)姆椒▉硐墒д{(diào)輸入電壓、電流和偏置電流帶來的影響，同時采用低溫漂的元器件和運算放大器。信號運算裝置部分采用三路輸入、單路輸出的運算方式，信號運算系數(shù)設(shè)定方便，電路結(jié)構(gòu)清晰，響應(yīng)速度快，抗干擾性強，運算精度高。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于Rogowski線圈測量的信號運算裝置，其特征在于，包括依次連接的控制電路、積分電路以及運算電路； 所述積分電路包括 第一積分單元，其輸入端連接ROG信號，控制端連接至所述控制電路的輸出端，所述第一積分單元的輸出端連接至所述運算電路的輸入端； 第二積分單元，其輸入端連接SAD信號，控制端連接至所述控制電路的輸出端，所述第二積分單元的輸出端連接至所述運算電路的輸入端；以及 第三積分單元，其輸入端連接IP信號，控制端連接至所述控制電路的輸出端，所述第三積分單元的輸出端連接至所述運算電路的輸入端； 工作時，控制電路輸出積分時間控制信號，所述第一積分單元對線圈測量ROG信號進(jìn)行積分處理，所述第二積分單元對線圈測量SAD信號進(jìn)行積分處理，所述第三積分單元對線圈測量IP信號進(jìn)行積分處理，運算電路對積分處理后的信號進(jìn)行合成運算處理。
2.如權(quán)利要求I所述的信號運算裝置，其特征在于，所述控制電路包括依次連接的低通濾波器、光隔離器、開關(guān)管以及延時繼電器；所述低通濾波器用于對輸入的觸發(fā)信號進(jìn)行濾波，所述光隔離器用于隔離輸入端和輸出端并實現(xiàn)兩端電氣隔離，所述開關(guān)管用于控制所述延時繼電器動作，所述延時繼電器用于控制所述積分電路的工作狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求I所述的信號運算裝置，其特征在于，所述第一積分單元包括補償電路、積分器和第一跟隨器； 所述積分器的輸入端作為所述第一積分單元的輸入端連接ROG信號，所述積分器的控制端作為所述第一積分單元的控制端連接至所述控制電路的輸出端，所述積分器的補償端連接所述補償電路， 所述第一跟隨器的輸入端連接至所述積分器的輸出端，所述第一跟隨器的輸出端作為所述第一積分單元的輸出端。
4.如權(quán)利要求3所述的信號運算裝置，其特征在于，所述積分器包括第一運算放大器、第一電阻、第二電阻和第一電容； 所述第一運算放大器的反相輸入端通過第一電阻連接ROG信號，所述第一運算放大器的正相輸入端連接所述補償電路； 所述第一電容連接在所述第一運算放大器的反相輸入端與輸出端之間； 所述第二電阻的一端連接至所述第一運算放大器的反相輸入端，另一端連接所述控制電路。
5.如權(quán)利要求4所述的信號運算裝置，其特征在于，所述補償電路包括可調(diào)電阻、第五電阻、串聯(lián)連接在所述第一運算放大器的正相輸入端與地之間的第三電阻和第四電阻； 所述可調(diào)電阻連接在正負(fù)電源之間，所述可調(diào)電阻的可調(diào)端通過所述第五電阻連接至所述第三電阻與所述第四電阻的串聯(lián)連接端。
6.如權(quán)利要求I所述的信號運算裝置，其特征在于，所述運算電路包括依次連接的除法器、第二比例放大器和第二跟隨器，輸出端與所述除法器的第一輸入端連接的比例加法器，以及輸出端與所述除法器的第二輸入端連接的第一比例放大器； 所述比例加法器的輸入端連接所述第一積分單元的輸出端和第二積分單元的輸出端;所述第一比例放大器的輸入端連接所述第三積分單元的輸出端。
7.如權(quán)利要求6所述的信號運算裝置，其特征在于，所述比例加法器包括第四運算放大器、第十電阻、第十一電阻、第十三電阻、第十五電阻； 所述第四運算放大器的反相輸入端通過第十電阻連接至所述第一積分單元的輸出端，所述第四運算放大器的反相輸入端還通過第十一電阻連接至所述第二積分單元的輸出端，所述第四運算放大器的正向輸入端通過所述第十三電阻接地； 所述第十五電阻連接在所述第四運算放大器的反相輸入端與輸出端之間。
8.如權(quán)利要求6或7所述的信號運算裝置，其特征在于，所述第一比例放大器包括第五運算放大器、第十二電阻、第十四電阻和第十六電阻； 所述第五運算放大器的反相輸入端通過所述第十二電阻連接至所述第三積分單元的輸出端，所述第五運算放大器的正相輸入端通過所述第十四電阻接地，所述第五運算放大器的輸出端作為所述第一比例放大器的輸出端； 所述第十六電阻連接在所述第五運算放大器的反相輸入端與輸出端之間。
9.如權(quán)利要求6-8任一項所述的信號運算裝置，其特征在于，所述除法器包括第六運算放大器、模擬乘法器、第十七電阻和第十八電阻； 所述第六運算放大器的反相輸入端通過第十七電阻連接至所述比例加法器的輸出端，所述第六運算放大器的正相輸入端接地，所述第六運算放大器的輸出端連接至模擬乘法器的第二差分輸入端； 所述模擬乘法器的第一差分輸入端連接至所述第一比例放大器的輸出端，所述模擬乘法器的輸出端通過第十八電阻連接至所述第六運算放大器的反相輸入端。
10.如權(quán)利要求6-9任一項所述的信號運算裝置，其特征在于，所述第二比例放大器包括第七運算放大器、第十九電阻、第二十電阻和第二十一電阻； 所述第七運算放大器的反相輸入端通過第十九電阻連接至所述除法器的輸出端，所述第七運算放大器的正相輸入端通過第二十電阻接地，所述第七運算放大器的輸出端作為所述第二比例放大器的輸出端； 所述第二十一電阻連接在所述第七運算放大器的反相輸入端與輸出端之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于Rogowski線圈測量的信號運算裝置；該裝置包括依次連接的控制電路、積分電路以及運算電路；積分電路包括第一積分單元、第二積分單元和第三積分單元。本發(fā)明采用全硬件化模擬電路，對由Rogowski線圈測量的信號進(jìn)行后續(xù)處理，包括前級信號的積分處理，后續(xù)對輸出信號或反饋信號進(jìn)行合成運算；本發(fā)明所用電路工作在恒溫條件，且工作時間較短，通過控制電路來實現(xiàn)對電路工作情況的調(diào)節(jié)，模擬積分電路中，用失調(diào)補償?shù)姆椒▉硐墒д{(diào)輸入電壓、電流和偏置電流帶來的影響，同時采用低溫漂的元器件和運算放大器。信號運算裝置部分采用三路輸入、單路輸出的運算方式，信號運算系數(shù)設(shè)定方便，電路結(jié)構(gòu)清晰，響應(yīng)速度快，抗干擾性強，運算精度高。
文檔編號G01B7/02GK102878917SQ20121034659
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者丁永華, 陳真真 申請人:華中科技大學(xué)