[发明专利]一种宽动态范围的回路阻抗测量系统和方法

权利要求书

1.一种宽动态范围的回路阻抗测量系统，其特征在：包括信号注入单元(101)、电流信号检测单元(102)、高频信号检测单元(103)、信号处理及控制单元(104)、注入耦合电路和检测耦合电路；

信号注入单元(101)调整注入正弦电压信号的幅值；

电流信号检测单元(102)检测注入耦合电路的电流信号经过AD2到信号处理及控制单元(104)；

高频信号检测单元(103)检测检测耦合电路的为采样电阻R₂两端的电压信号经过AD1到信号处理及控制单元(104)；

注入耦合电路和检测耦合电路是信号从测量系统到电流互感器二次回路的耦合方式；

信号处理及控制单元(104)产生高频数字信号经过DA1、信号注入单元(101)、注入耦合电路注入到电流互感器二次回路；控制信号注入单元(101)、电流信号检测单元(102)和高频信号检测单元(103)的档位；

信号处理及控制单元(104)处理和控制高频数字信号，所述处理和控制包括：

(1)计量二次回路的高频等效阻抗较小时，信号注入单元(101)切换档位注入为信号注入单元注入的正弦电压信号，电流信号检测单元(102)切换档位检测为注入电压产生的电流；如果检测到大于AD2满量程的1/10，采用注入检流法计算阻抗，计算电流互感器二次回路的阻抗，流程结束；

其中

则计量二次回路的阻抗

其中n₀为线圈T1匝数，R₀为注入前端电路采样电阻，Z_1c为线圈T1的恒定频率的高频等效阻抗；为计量二次回路开路时注入电压产生的电流；如果检测到的信号小于AD2满量程的1/10则循环步骤(1)，如果信号注入单元和电流信号检测单元以切换至最大档位，检测到的信号小于AD2满量程的1/10，进入到步骤(2)；

(2)计量二次回路的高频等效阻抗较大时，信号注入单元切换档位注入信号高频信号检测单元切换档位，检测电压信号如果检测到的电压信号大于AD1满量程的1/10，采用注入返回法计算阻抗，流程结束；

其中

计量二次回路的阻抗

则

其中R₂为检测前端电路采样电阻，为注入到计量二次回路的电压，为产出的电流，为采样电阻R₂两端的电压，n₂为线圈T2匝数；

如果检测到的信号小于AD1满量程的1/10则循环步骤(2)，如果信号注入单元和高频信号检测单元以切换至最大档位，根据公式(6)计算出阻抗，流程结束。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的注入耦合电路和检测耦合电路，

其中

则

其中

则

n₂为线圈T2匝数，为T1两端的电压，为耦合到信号检测前端电流。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述信号注入单元有多个信号放大档位；所述电流信号检测单元有多个信号放大档位；所述高频信号检测单元有多个信号放大档位。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述高频数字信号频率范围是1kHz-100kHz。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的耦合方式为磁耦合方式。