專利名稱:多功能交流周期波便攜式測(cè)試儀的制作方法
本實(shí)用新型屬電子測(cè)試儀器類。
目前，國內(nèi)外不少拖動(dòng)系統(tǒng)采用了電力半導(dǎo)體變流裝置，但給供電部門帶來了一定的“污染”，即造成了工頻正弦電壓和電流的畸變，進(jìn)而導(dǎo)致了二大不良后果(1)低功率因數(shù)，電壓和電流的畸變而產(chǎn)生的新的無功畸變功率惡化了裝置的功率因素。(2)通訊干擾，畸變的波形含有豐富的高次諧波，對(duì)電網(wǎng)周圍的通訊設(shè)施會(huì)產(chǎn)生一定程度的干擾。至今在國內(nèi)市場(chǎng)上能見到的僅有測(cè)量50HZ正弦波的功率因數(shù)測(cè)量儀，一旦被測(cè)信號(hào)發(fā)生畸變，結(jié)果誤差就會(huì)很大。為了解決這個(gè)問題，曾有不少單位用磁帶記錄儀在現(xiàn)場(chǎng)將實(shí)際波形記錄下來，再經(jīng)大型計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算分析，最終得到精確的結(jié)果，然而，這個(gè)過程較復(fù)雜，耗時(shí)太長，且不能用來實(shí)時(shí)監(jiān)視裝置的功率流動(dòng)情況，給實(shí)用帶來不便。此外，若采用進(jìn)口的通用快速富里葉變換(FFT)分析儀器，雖然解決了問題，價(jià)格卻十分昂貴，體積也相當(dāng)龐大。
本實(shí)用新型的目的是克服體積大，功能少，價(jià)格昂貴之缺點(diǎn)，試制一種測(cè)試儀可專用來測(cè)量任何交流周期波的有效值、平均值、有效功率、JP電流、基波功率因數(shù)、畸變系數(shù)及總功率因數(shù)等。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的基本思想是將被測(cè)信號(hào)進(jìn)行快速富里葉變換(FFT)，變換得到的頻譜再經(jīng)簡單運(yùn)算就可得到所要求的指標(biāo)。其中我們應(yīng)用了一頂新的技術(shù)在FFT前級(jí)增加了復(fù)數(shù)波數(shù)字希爾伯特(Hilbert)變換器，從而較之不用該級(jí)的運(yùn)算時(shí)間和單片機(jī)存貯空間提高和節(jié)省了58％。本實(shí)用新型主要由8位和內(nèi)存容量為64K的單板機(jī)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換集成片、EPROM、打印機(jī)和共陰極顯示器等組成。所有的電子元件安裝在五塊印刷電路板上，控制和設(shè)定的開關(guān)和鍵盤以及輸入信號(hào)的插座均裝在面板上，實(shí)時(shí)測(cè)量只要打開面板上的電源開關(guān)，選擇好合適的量程，然后按所求指標(biāo)的鍵盤按鈕就可在共陰極顯示器上顯示結(jié)果，若再按動(dòng)打印鍵就可進(jìn)一步打印出來。該儀器的測(cè)量總精度可達(dá)國際一級(jí)儀表的水平，輸入波形的電壓允許最大幅值為600V，電流允許最大幅值為5A，最終得到的運(yùn)算結(jié)果由6位共陰極顯示器顯示或通過與之相配合的微型打印機(jī)打出所求指標(biāo)和相應(yīng)的圖表。該儀器的響應(yīng)時(shí)間，即前后運(yùn)算時(shí)間僅少于15秒。
本實(shí)用新型給電子部門的技術(shù)人員提供了用于現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收、校核、評(píng)定和維修的精確測(cè)量工具，也為學(xué)校的示教和實(shí)驗(yàn)提供了價(jià)廉、功能齊全的測(cè)量設(shè)備。
圖1、圖2、圖3所示的是本實(shí)用新型的電路圖。
根據(jù)圖1、圖2、圖3，被測(cè)信號(hào)X(t)經(jīng)A／D采集后由彈片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算判斷，去觸發(fā)一個(gè)電子開關(guān)，從而可選擇一組合適的衰減電阻，達(dá)到自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換的目的，由此形成了一個(gè)計(jì)算機(jī)智能化衰減被測(cè)信號(hào)的自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換1。經(jīng)過自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換1的信號(hào)通過抗混疊濾波器2后，進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的A／D變換3，抗混疊濾波器2的輸出端與A／D變換器3的輸入端電氣連接。由A／D變換3產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)經(jīng)由希爾伯特變換器4得到復(fù)數(shù)信號(hào)y′(NT)和y″(NT)，再經(jīng)FFT頻譜分析器4和簡單運(yùn)算器4在打印機(jī)5和共陰極顯示器6上得到所要求的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種多功能交流周期波便攜式測(cè)試儀，由單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換集成片、存儲(chǔ)器、打印機(jī)和共陰極顯示器組成，其特征是被測(cè)信號(hào)x(t)經(jīng)由自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換1輸入到抗混疊濾波器2，抗混疊濾波器2的輸出端與A/D變換器3的輸入端電氣連接，A/D變換器3的輸出端和由希爾伯特變換器、FFT頻譜分析器，信號(hào)運(yùn)算器所組成的電路4的輸入端電氣連接，變換后的信號(hào)通過打印機(jī)5及共陰極顯示器6輸出結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的測(cè)試儀，其特征是本儀器在輸入端設(shè)有一個(gè)計(jì)算機(jī)智能化衰減被測(cè)信號(hào)的自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的測(cè)試儀，其特征在于希爾伯特變換器的結(jié)構(gòu)是復(fù)數(shù)波數(shù)字濾波器。
專利摘要
多功能交流周期波便攜式測(cè)試儀是一個(gè)計(jì)算機(jī)智能化儀表。它適用于對(duì)各種非正弦和正弦波形電量參數(shù)的測(cè)量，特別是為電力半導(dǎo)體交流裝置的設(shè)計(jì)和能源的節(jié)省提供了有效的措施。該儀器應(yīng)用了自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換開關(guān)和希爾伯特變換器革新技術(shù)，大大簡化了操作過程和減少了測(cè)量時(shí)間。
文檔編號(hào)G01R21/133GK87207248SQ87207248
公開日1988年3月30日 申請(qǐng)日期1987年6月30日
發(fā)明者黃大衛(wèi), 邵丙衡, 胡及, 周延林, 王駿 申請(qǐng)人:上海鐵道學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan