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检测技术 电压有效值检测方法研究 魏志轩，王永强，高秀丽，刘 会，魏书田 (山东工商学院信息与电子工程学院，山东 烟台 264005) [摘要] 根据正弦信号的积分与其有效值之间存在关系的原理，设计了一种简单可行的电压有效值检测 电路并 简要阐述其工作原理。实际应用表 明，该 电路具有较高的检测精度和抗干扰能力。 关键词 正弦信号 电压有效值 检测 0 引言 于线性 电路 ，设其增益为 K ，K。，而半波整流电路 可视增益为 1，则积分电路输出电压信号的幅值为 ： 在许多工业控制系统中，常常需要检测电网电压有 u 一 ·,／gVsin( t)一 u 效值的变化及波动 ，以便对系统进行控制。因此，准 确 、可靠地检测 出电网电压的变化在一些工业控制设备 最后一级幅值调整 电路只是起线性放大作用 ，将 中显得十分重要 。 目前 ，常用 的检测方法有 ：(1)根据 积分器输出电压值调整到A／D转换器所需值的大小。 交流电压的数学表达式或有效值定义式通过软件编程来 设其增益为 K，，则进入 A／D转换器的电压大小为 ： 实现 ；(2)脉冲宽度检测法。电压波形经过整流后与一 u。一u ·K．一亍2,／gKi · u 较低的基准电压比较，测量 出比较后 的脉冲宽度，根据 该脉冲宽度与电压有效值之 间的关系，可以计算 出电压 有效值 的大小。从以上测量方法 中可以看 出，方法一 ， 均需要一定的计算 。在实际的检测实施上均需要较复杂 的硬件 电路或软件编程来实现。方法二，电路简单 ，但 检测精度较差。因而在要求检测精度较高的场合受到 了 限制。针对上述检测方法的不足，提出了一种新的适合 微机检测的正弦信号有效值的检测电路。 图2 精密整流及积分电路 1电压有效值 的检测原理 K K 2 令 —T~ 1 一 K __=_ 其工作原理框 图如图 1所示。 2√2K． 则U。一玄U‘ l兰竺兰H H錾 H H壁H l 上式中的K可 以理解为检测 回路包括积分常数在 图1电压有效值检测原理框图 内的回路增益 ，由上述分析可见 ，只要在 A／D转换器 由变压器产生 的电压信号经过带通滤波器滤掉 电 和检测端设计一个传递系数为 1／K 的衰减器 ，电压处 压信号中的干扰尖峰与高次谐波信号，以免对检测 回 理 回路的输出信 号即与被检测 的 电压有效值成线性关 路产生干扰 ，送人精密整流 电路及积分 电路进行变换 系，又适合 A／D转换器的幅值要求，即A／D转换器得 处理 ，再经幅值调整电路后 由数模转换器输 出。 到的检测 电压与被测电压有效值呈线性关系。 精密整流电路及积分 电路如图 2