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基于LabWindows的滤波分析仪的设计

发布时间:2020-07-21 17:50:21 阅读: 来源:工业甲醛厂家

0 引言

本文引用地址:虚拟仪器一般主要包括计算机、软件平台和仪器硬件等三部分。虚拟仪器的硬件形式虽有区别,但基本构成是一样的。即将仪器硬件搭载到计算机上,利用相应的软件完成控制、测试及数据处理和显示任务,从而实现以计算机为基础的数字化采集测试分析系统。

1 虚拟仪器的系统构成

图1所示是一个虚拟仪器的系统结构。由图可见,整个系统分为两个部分,其中硬件部分主要由计算机和数据采集卡以及电压电流传感器组成,数据采集卡采用研华USB4711数据采集卡,具有12位AI分辨率,采样速率高达150 kS/s,同时具有16路模拟量输入、2路模拟量输出、8路数字量输入、8路数字量输出以及1路32位计数器;软件部分采用LabWindows虚拟仪器设计平台,可实现数据采集、录波、波形显示等功能,并可分析信号的有效值、功率、谐波分量、相位角、对称分量等信息。电压电流信号通过传感器可转换成0~10 V,4~20 mA信号,然后通过数据采集卡进行AD转换后传给电脑,并在LahWindows平台下进行数据处理,以记录并显示数据波形。

2 测量原理

本系统可用于测量三相电压电流的有效值、功率、频谱、谐波、相位角、对称分量,下面介绍各个参数的计算及实现原理和方法。

2.1 有效值计算

对于连续信号,假设电压信号瞬时表达式为u(t),则有

然后再对信号进行离散化采样,以得到序列{u[k]},则电压有效值为:

2.2 频谱与谐波分析

采用FFT变换可将采样得到的数字信号中各次谐波在频域中进行分离,以求出各次谐波频率,并得到各次谐波下电压电流的幅值和相角频谱;然后,再将采样得到的数字信号利用对称分量法进行计算,即可求出基波的正序和负序分量。

离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform)的实质是有限长序列傅立叶变换的有限点离散采样,因此,该变换开辟了频域离散化的道路,它可使数字信号的处理在频域采用数字运算的方法进行,从而大大增加了数字信号处理的灵活性。将信号经过模/数转换后变成离散时间信号,一般可采用离散傅立叶(DFT)变换法。其长度为M的有限长序列x(n)的傅立叶变换公式为:

通常快速傅立叶变换(FFT)不是一种新的变换,而是离散傅立叶变换(DFT)的一种快速算法。它通过对DFT变换式进行一次次的分解,以使其成为若干项DFT的组合,从而减小运算量。本文采用的FFT以2为基数,它具有运算效率高,程序简单,使用方便等特点。

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