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,单击此处编辑母版标题样式,2016/4/25,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,基于,DSP,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,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,、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/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,，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,
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