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申请/专利权人：中国人民解放军海军工程大学

摘要：本发明提供了一种基于电路滤波的导通绝缘电阻高精度测量方法，其通过电压源、两个数字电压表、18个精确电阻与18路可编程继电器组与待测量电路导通绝缘阻值组成测量电路，并给出阻值计算公式；通过计算机控制继电器开关闭合选取合适的精测量电路，并根据开关进行多次自动测量与电压数据采集；通过对采集电压数据进行终端变换、指数变换、饱和变换，并进行积分迭代得到电压表电路滤波数据；再通过解算参考电阻比参考电压比的方式得到待测量电路导通绝缘电阻的阻值；该方法的优点在于无需采用电流表、多次测量自动完成、数据滤波精度高、以及阻值测量解算结果精度高。

主权项：1.一种基于电路滤波的导通绝缘电阻高精度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10，选取高精度100欧、1K欧、10K欧、100K欧、1M欧、10M欧阻值电阻各3个，直流电压源、两个高精度数字电压表、待测电路导通绝缘电阻以及含至少18路开关的PLC可编程继电器组，由计算机程序控制开关闭合组成测量电路，以及由计算机连接两个数字电压表进行数据读取与数据处理，并由计算机完成待测电路导通绝缘电阻解算；其中3个100欧阻值电阻分别记为R1、R2、R31，3个1K欧阻值电阻分别记为R3、R4、R32，3个10K欧阻值电阻分别记为R5、R6、R33，3个100K欧阻值电阻分别记为R7、R8、R34，3个1M欧阻值电阻分别记为R9、R10、R35，3个10M欧阻值电阻分别记为R11、R12、R36，PLC可编程继电器组的18路开关分别记作K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10、K9、K11、K12、K31、K32、K33、K34、K35、K36，待测电路导通绝缘电阻记作R；测量电路构成方式如下，由电压源正极连接开关K1、K3、K5、K7、K9、K11的一端，同时也连接开关K31、K32、K33、K34、K35、K36的一端；而开关K1、K3、K5、K7、K9、K11的另一端分别连接对应标号电阻R1、R3、R5、R7、R9、R11的一端；开关K31、K32、K33、K34、K35、K36的另一端分别连接对于标号电阻R31、R32、R33、R34、R35、R36的一端；而电阻R31、R32、R33、R34、R35、R36的另一端均相互导通而且分别与第二个高精度数字电压表的正极连接，同时还与测电路导通绝缘电阻的一端连接；电阻R1、R3、R5、R7、R9、R11的另一端均相互导通而且分别与第一个高精度数字电压表的正极端连接；同时与电阻R2、R4、R6、R8、R10、R12的一端连接，电阻R2、R4、R6、R8、R10、R12的另一端则分别依次与对应标号开关K2、K4、K6、K8、K10、K12的一端连接；开关K2、K4、K6、K8、K10、K12的另一端则相互导通，且与待测电路导通绝缘电阻R的另一端连接，最后将该端接地，同时将高精度电压源负极也接地，并将两个数字电压表的负极都接地，并将两个数字电压表以及含18路开关的PLC可编程继电器组与程控计算机完成连接，从而完成整个测量电路的搭建；步骤S20，首先通过计算机程序发送指令，控制开关K1、K2、K31处于导通状态，其它开关断开；然后采用计算机读取两个数字电压表读数，记作U1与U2；求取参考电压比，记作K1，其求解方式如下： 然后再求解参考电阻比K2，其计算方式如下： 最后根据参考电阻比与参考电压比，求解待测电路导通绝缘电阻粗测值Rs，其计算方式如下： 步骤S30，根据待测电路导通绝缘电阻粗测值Rs进行判断，选取合适的支路闭合，进行电阻精测量电路重构，其中支路开关闭合判断方式如下：如果Rs＜100，则通过计算机程序发送指令，控制开关K1、K2、K31处于导通状态，其它开关断开；如果100≤Rs＜1000，则通过计算机程序发送指令，控制开关K3、K4、K32处于导通状态，其它开关断开；如果1000≤Rs＜10000，则通过计算机程序发送指令，控制开关K5、K6、K33处于导通状态，其它开关断开；如果10000≤Rs＜100000，则通过计算机程序发送指令，控制开关K7、K8、K34处于导通状态，其它开关断开；如果100000≤Rs＜1000000，则通过计算机程序发送指令，控制开关K9、K10、K35处于导通状态，其它开关断开；如果1000000≤Rs，则通过计算机程序发送指令，控制开关K11、K12、K36处于导通状态，其它开关断开；步骤S40，在电阻精测量电路重构完毕后，记录由待测电路导通绝缘电阻粗测值选取的当前开关状态，将当前导通状态的开关标记为Ka1、Ka2、Ka3；采用计算机程序控制当前开关闭合m次，m≥5000，选取为偶数，其它开关始终保持断开，采用计算机记录相应开关闭合时的第一个电压表数据与第二个电压表数据依次为U1an与U2an，其中n＝1,2,…,m；步骤S50，针对第一个电压表数据进行电路滤波，首先设置第一个电压表电路滤波数据初始值为U1b1与U1a1相同；再采用反馈比较求解第一个电压滤波误差数据；再对第一个电压滤波误差数据进行终端非线性变换，得到第一个电压滤波误差终端变换数据；然后对第一个电压滤波误差数据进行指数变换，得到第一个电压滤波误差指数变换数据；再进行饱和型非线性变换，得到第一个电压滤波误差饱和变换数据；再根据所述的第一个电压滤波误差数据、第一个电压滤波误差终端变换数据、第一个电压滤波误差饱和变换数据进行叠加，得到第一个电压滤波组合微分数据；最后根据所述的第一个电压滤波组合微分数据进行积分迭代，得到最终的第一个电压表电路滤波数据如下：e1un＝U1bn-U1an； e1dn＝exp-l1e1un； U1dbn＝l2e1un+l3e1bn+l4e1cne1dn+12；U1bn+1＝U1bn+TU1dbn；其中l1、l2、l3、l4为常值滤波参数；exp为指数函数；e1un为第一个电压滤波误差数据；e1bn为第一个电压滤波误差终端变换数据；e1dn为第一个电压滤波误差指数变换数据；e1cn为第一个电压滤波误差饱和变换数据；U1dbn为第一个电压滤波组合微分数据；U1bn为第一个电压表电路滤波数据；T为常值积分迭代参数；步骤S60，针对第二个电压表数据进行电路滤波，首先设置第二个电压表电路滤波数据初始值为U2b1与U2a1相同；再采用反馈比较求解第二个电压滤波误差数据；再对第二个电压滤波误差数据进行终端非线性变换，得到第二个电压滤波误差终端变换数据；然后对第二个电压滤波误差数据进行指数变换，得到第二个电压滤波误差指数变换数据；再进行饱和型非线性变换，得到第二个电压滤波误差饱和变换数据；再根据所述的第二个电压滤波误差数据、第二个电压滤波误差终端变换数据、第二个电压滤波误差饱和变换数据进行叠加，得到第二个电压滤波组合微分数据；最后根据所述的第二个电压滤波组合微分数据进行积分迭代，得到最终的第二个电压表电路滤波数据如下：e2un＝U2bn-U2an； e2dn＝exp-l5e2un； U2dbn＝l6e2un+l7e2bn+l8e2cne2dn+12；U2bn+1＝U2bn+TU2dbn；其中l5、l6、l7、l8为常值滤波参数；exp为指数函数；e2un为第二个电压滤波误差数据；e2bn为第二个电压滤波误差终端变换数据；e2dn为第二个电压滤波误差指数变换数据；e2cn为第二个电压滤波误差饱和变换数据；U2dbn为第二个电压滤波组合微分数据；U2bn为第二个电压表电路滤波数据；步骤S70，根据所述的第一个电压电路滤波数据与第二个电压电路滤波数据，首先求取其后半稳态数据的平均值，分别得到第一个电压表滤波稳态均值与第二个电压表滤波稳态均值；然后将两者相除得到最终参考电压比，再进一步求解最终参考电阻比，最后根据最终参考电阻比与最终参考电压比，求解最终待测电路导通绝缘电阻精确值如下： 其中U1m为第一个电压表滤波稳态均值；U2m为第二个电压表滤波稳态均值；K1f为最终参考电压比；K2f为最终参考电阻比；Rsf为待测电路导通绝缘电阻精确值；其中R1a、R2a、R3a的数字选取方法为：当Ka1、Ka2、Ka3为K1、K2、K31时，R1a、R2a、R3a相应选取为R1、R2、R31阻值；当Ka1、Ka2、Ka3为K3、K4、K32时，R1a、R2a、R3a相应选取为R3、R4、R32阻值；当Ka1、Ka2、Ka3为K5、K6、K33时，R1a、R2a、R3a相应选取为R5、R6、R33阻值；当Ka1、Ka2、Ka3为K7、K8、K34时，R1a、R2a、R3a相应选取为R7、R8、R34阻值；当Ka1、Ka2、Ka3为K9、K10、K35时，R1a、R2a、R3a相应选取为R9、R10、R35阻值；当Ka1、Ka2、Ka3为K11、K12、K36时，R1a、R2a、R3a相应选取为R11、R12、R36阻值。

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