电子测量学教学资料电子测量大作业.pptx

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1、基于基于DSP的多功能电子测量装置的研究的多功能电子测量装置的研究赵雪雷王乾梁师云柯一.电子测量基本参数的理论基础二.波形重建理论三.多功能电子测量装置的实现四.讨论与分析五.展望与延伸目录1.概况：电气量的测量主要包括:电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率。根据被采集信号的不同，数据采集可分为直流采样和交流采样两大类。2.测量算法介绍：一.电子测量基本参数的理论基础正弦模型算法正弦模型算法非正弦模型算法非正弦模型算法算法最大值算法、单点算法、半周期积分算法、两点算法、导数算法和快速三点算法有效值算法、傅立叶算法包括全波傅立叶算法、半波傅立叶算法、快速傅立叶算法

2、快速傅立叶算法、递推傅立叶算法等)、最小二乘算法、小波变换算法3.基于FFT的电基本参数测量模型1）一个非正弦的时间周期函数，可用傅立叶级数表示为：（）（1）（2）一.电子测量基本参数的理论基础(1),(2)式分别代表电压和电流的连续傅里叶变换。2）序列的离散傅立叶变换对连续周期时间函数在0，T内进行N点等间隔采样，得到电压序列u(n)一.电子测量基本参数的理论基础一.电子测量基本参数的理论基础3）快速傅里叶变换：以分奇数偶数的方式进一步抽取，就可以得到N/4点的DFT，重复抽取的过程，就可以使N点的DFT用一组2点的DFT来计算。在基数为2的FFT中，设N=ZM，则总共有M级运算，每级中有N

3、/2个2点FFT蝶形运算，因此，N点FFT总共有N/2109:N个蝶形运算。对于本采集系统，每周波采集256点，因此需8级蝶形运算。4）基于FFT的基本电力参数测量模型（具体见提纲）I电流，电压幅值Ii电流，电压有效值Iii有功功率Iv无功功率V视在功率Vi功率因数一.电子测量基本参数的理论基础1.摘要2.波形参数测量1）测频原理二.波形重建理论2）测周原理二.波形重建理论3）峰峰值、直流、交流和交直流:二.波形重建理论4）占空比和脉宽:二.波形重建理论5）波形重建的理论在示波器中的应用I 实时采样：指所有的采样点都是按照一个固定的次序来采集的。这个波形采样的次序和采样点在示波器屏幕上出现的次

4、序是相同的。只要一个触发事件就可以启动全部的采集动作。Ii等效时间采样:示波器可以从若干连续的信号周期中采集到的多组采样点来构成波形，每一组新的采样点都是由一个新的触发事件来启动采集的。二.波形重建理论二.波形重建理论二.波形重建理论系统总体框图：三.多功能电子测量装置的实现1.模拟示波器的工作原理：传统的模拟示波器把需要观测的两个电信号加至示波管的XY通道以控制电子束的偏移,从而获得荧光屏上关于这两个电信号关系的显示波形显然,这种模拟示波器体积大重量重成本高价格贵,并且不太适合用于对非周期的单次信号的测量三.多功能电子测量装置的实现2.数字示波器的工作原理：现代数字存储示波器首先对模拟信号进

5、行高速采样获得相应的数字数据并存储用数字信号处理技术对采样得到的数字信号进行相关处理与运算,从而获得所需的各种信号参数(包括可能需要使用万用表测试的一些元器件电气参数)根据得到的信号参数绘制信号波形,并可对被测信号进行实时的瞬态的分析,以方便用户了解信号质量,快速准确地进行故障的诊断.在经过几次这样的“采样一分析一调整一重采样”循环后,示波表即可完成即触即测功能,而无须人工调换量程,便于手持操作.三.多功能电子测量装置的实现3.万用表工作原理：模拟万用表通过电阻分压网络实现电参数的测量叹目前有许多数字万用表的专用芯片,这些芯片内部一般集成有刀D转换器LCD液晶显示驱动器和测量模式选择开关等模块

6、，其外围电路较简单,常常由测量输入电路AC/DC变换电路电压基准电路和蜂鸣器等组成申压电容电阻测量分别有一个外部基准电压,这个电压经过一个齐纳二极管稳压后再经微调电阻调节到各自所需的电压值芯片的电压/电阻/电容/频率端口可分别测量交流/直流电压、电阻、电容、频率。三.多功能电子测量装置的实现4.频率计工作原理：被测信号经过整形电路,产生同频率的矩形波规则的脉冲信号计数器根据所提供的矩形波上升沿进行计数,计数时间由选通时间控制部分决定,根据频率所处的范围来决定档位为提高测量精度,通常分级进行,即对频率较低的信号采用测周的方法进行,而对频率较高的信号则采用测频的方法频率计常用计数器及单片机实现,也

7、可通过可编程逻辑器件实现。三.多功能电子测量装置的实现 多功能电子测量装置把DSP FPGA微控制器A/D转换器LCD控制器等核心部件构造系统,并利用CCS操作系统,ASIC设计技术LCD图形显示技术及数字信号处理技术等综合设计。通常来说,被测信号经前端信号输入通道进行调理,以满足最佳A/D转换要求,高速A/D转换后的数据存储在FIFO中,供微处理器进行处理微处理器根据菜单的选择输入,执行相应的算法处理软件,得到相应的测量结果,然后在LCD上将结果显示出来多功能电子测量装置通常都集数字万用表,频率计,示波显示,多种电参量测试等功能于一体,具有体积小，耗电低、携带方便的特点。三.多功能电子测量装置的实现三.多功能电子测量装置的实现详见提纲四.讨论与分析详见提纲五.展望与延伸Thanks for listening