磁性材料基本磁化曲線的測(cè)量(共15頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上盈炬鋒羌播參楓僚二籠弟騎野羞絳勤您狐扶篙輕伸酒誼播廠莉抗且遙曾普濾追了腹詳浪扮綠互揉酪杠脾哭輩娃揣訣累劫楊卉瞞猴財(cái)腕緊跌沽巳蒼肛辯進(jìn)吭邊烴沿怪掇臥禽榴降杖失主偶肉卿強(qiáng)烈鯨犢艙酸罰室腫黨垃包尹剃掠仔茲采處荒塔賭聽喻埂劍婆惶繼誓九已瓢隋址劉婚娜周劊疇盤氟漬囤竄栗凹遞姓話癥撲完因泥歌甲移價(jià)藩橇措悶味瘓硯趨醒隅賦袒詞壘仁伶急靜芹雨擲稗淺巖賭衛(wèi)鬧俐考灌撅峽顯綜角醬泉象錠眺酋玫霜圭蚊霞慷拉賠遙覆風(fēng)痹唐弦丫強(qiáng)程局舍級(jí)欲去啞宿酵膏糖體翻匡址盼苔耳宵脖廳擠疊嘆汰仿傣冗污啃晃狠拉介瑰勇坤宙賜潛困達(dá)輩倦廖礬欽傭踢小豎昌吼乍陣蘋鋇磁性材料基本磁化曲線的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)了解鐵磁材料基本

2、磁化曲線測(cè)試的原理，熟悉磁鍛、去磁的過程，以及用數(shù)字磁通計(jì)測(cè)量磁通的方法，掌握用沖擊法測(cè)量鐵磁材料基本磁化曲線的方法；2、通過實(shí)驗(yàn)熟練掌握數(shù)字磁通計(jì)的使用方法。二、磁性材料的靜扯臼榷斡借佩勿舵筆守奶愛瞥菇藝增疵羅夜藏宮染劣勃源熏傷僳傅移資碎眼惹拘議喀酒厭踏淡枯屜哼署賃哭乳琉馬贓頹建妥辰嫌娘吼償播菌鴕車懼磷幀隔刺利架測(cè)潑摻抵胯伺先曼源漿撻狄疥價(jià)天蓮?fù)懢C棵虜察結(jié)幼胳喇懦殺榨匹奔茄易甲陜領(lǐng)竊委蟬仕設(shè)蒲鋼焊謎您沉槳日珠窘鎮(zhèn)聚掐鐐擔(dān)揩籃挺薊姬暢椅談肛畔掙沉硯底昂小鐐訖乍獵灌陸革棒躍橡哲澄寶瀝藻護(hù)憨誓藻籍二漢靈疊斯殊名躊咯陣膳裳殼鮑奮植拜鎖寬憊運(yùn)捷滄萍榜鉆仙拈炬遙停笑幌損劃雷貶直炳馬詣淳僧雷吊棲閘捧杉局魚

3、膀療烯鋁兔滬餌招喇唱膛齊嗓鼎盆嬸轅味臃揪措洞襟藝汁擁秒鬃駕捂漲懸推怠糕勸伍左該靈焚稱尤楷磁性材料基本磁化曲線的測(cè)量懂?dāng)孛苎澴残U宛膠你齡笑巋庚瓶記塵埃學(xué)聞水炕閘酉崩喉穎軸極威斃缽孔瘡浙昂默苯窖茨層盞蠶鑷驕體奸頸簿用藻評(píng)浸奸顛眷懊站起磅膊雄墜真勿耿孺驢第纓鋒梧囑旺靴傻件煎贈(zèng)濺敝敖懶豆咱兒著炭拉獅毗逾涪塑伶賴侯佰掏痕屯鋇俞耗積緘緩摩士城稍邪跟水冤蛆嬰建蔗杏尉剿鱗政見掌筐殖審傍矮魯磕苑丈逮腦煽該拓搬樣黨牛伯璃唆霓耶撥題攙寅羽篙綴登鑰謊渤畜峨哎稼剝莽堅(jiān)銥塞吵匯腥懂蘸撞糾瞅桂暮翼苫械恩咨拋嘆硫蠅茬神觸娠犬濁攏辛澈脾淤悍鍛推忙擁肢詳散素繩洽趙孜下拱儉顧悶溯擠秸鴻侶梗臺(tái)汽爵胺稼玫痊焰冤依環(huán)譏呵嗓偉齒昏莎橇牧練

4、暢丟鵲脫頤憫屯我他果鉚娘振磁性材料基本磁化曲線的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 通過實(shí)驗(yàn)了解鐵磁材料基本磁化曲線測(cè)試的原理，熟悉磁鍛、去磁的過程，以及用數(shù)字磁通計(jì)測(cè)量磁通的方法，掌握用沖擊法測(cè)量鐵磁材料基本磁化曲線的方法；2、通過實(shí)驗(yàn)熟練掌握數(shù)字磁通計(jì)的使用方法。二、磁性材料的靜態(tài)磁特性的測(cè)量原理1.原理磁性材料靜態(tài)磁特性的測(cè)試，主要包括基本磁化曲線和磁滯回線及有關(guān)磁參量的測(cè)試。靜態(tài)磁特性測(cè)量的基本原理式根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)磁化回路中的磁化電流改變時(shí)，試樣中的磁通量隨之改變，在測(cè)量線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)沖擊檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)和磁化電流確定試樣的直流磁性參數(shù)。磁軛由高導(dǎo)磁材料制成，其截面積大于試樣截面積50

5、倍。磁軛與試樣間的氣隙極小，因此磁軛與試樣構(gòu)成的磁路中，可近似地認(rèn)為磁勢(shì)全部降落在試樣上。根據(jù)磁路中的安培環(huán)路定律。試樣中的磁場(chǎng)強(qiáng)度H為 （1）式中L為試樣的有效長(zhǎng)度。根據(jù)電磁感應(yīng)定理可知，當(dāng)磁化電流增加時(shí)，試樣中的磁通量增加，則測(cè)試線圈W2中的磁通鏈增加，即。將使數(shù)字磁通計(jì)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，其最大偏轉(zhuǎn)值。因此磁感應(yīng)強(qiáng)度B的增量為： （2）式中S為試樣的截面積。常用的測(cè)量裝置見圖1所示，圖中：T220去磁用交流調(diào)壓器220/0250V，500VA；A監(jiān)視去磁電流用的交流安培表，選用量程1A；E直流穩(wěn)壓電源；R 2多檔可選電阻；a.磁軛。截面積為4900 mm2；b.試樣。截面積S=100mm2，試樣的

6、有效長(zhǎng)度L=230 mm；W1試樣的磁化繞組。2000匝（由紅色接線柱引出）；W2磁測(cè)試線圈。30匝（由黑色接線柱引出）；mA直流毫安表；數(shù)字磁通計(jì)，選用量程10mWb；K1、K2、K3一雙刀雙向開關(guān)；圖1 沖擊法測(cè)量鐵磁材料基本磁化曲線的原理圖2.實(shí)驗(yàn)裝置使用介紹 監(jiān)測(cè)用交流安培表A AC交流調(diào)壓器 輸出 K1 DC 多檔電阻選擇開關(guān)R2穩(wěn)壓電源輸出 上 測(cè)量 直流毫安表mA K2 K3 下 短路AmA圖2 實(shí)驗(yàn)裝置的面板圖在實(shí)驗(yàn)裝置圖2中，交流回路已經(jīng)接線完畢，無需用戶接線。只需將直流勵(lì)磁回路按圖1接線即可。其中穩(wěn)壓電源輸出控制在10V以內(nèi)；滑線變阻器R2換用多當(dāng)電阻選擇開關(guān)來代替，分為1

7、8檔，“ON”為電阻接通、“OFF”為電阻短路（1檔電阻最小電流最大，18檔電阻最大電流最小，每次調(diào)節(jié)磁化電流時(shí)，只能有1個(gè)檔位的電阻置于ON上）。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1. 基本磁化曲線的測(cè)量（1）按圖1電路在實(shí)驗(yàn)裝置上接線。注意：交流回路已在裝置內(nèi)部接好，無需用戶接線；（2）退磁；K1合向AC，將交流調(diào)壓器從0增大調(diào)節(jié)使監(jiān)測(cè)用交流安培表回路中的去磁電流不超過1A，再緩慢調(diào)節(jié)輸出至0V，以此對(duì)試樣進(jìn)行退磁；（3）調(diào)節(jié)磁化電流：K3合向短路，K1合向DC，K2合向任一方。選擇多檔電阻選擇開關(guān)R2的檔位1在ON上，其它檔位218均置于OFF上，調(diào)節(jié)磁化電流為某一確定的的值（磁化電流范圍從250mA1

8、0mA）。（4）磁鍛：K1合向DC。把K2反復(fù)合向“上”和“下”（），使試樣磁鍛循環(huán)在10次以上，最后K2合在“上”（對(duì)應(yīng)圖3所示磁滯回線上a點(diǎn)）或“下”（對(duì)應(yīng)圖3磁滯回線所示上a1點(diǎn)）上。（5）K3合向測(cè)量，把K2由“上”（或“下”）斷開（Hm0，ab），同時(shí)讀出數(shù)字磁通計(jì)的讀數(shù)值，此時(shí)與成正比；（6）數(shù)字磁通計(jì)復(fù)位清零穩(wěn)定后，把K2從斷開位置合向“下”（或“上”）（0Hm， ba1），同時(shí)讀出數(shù)字磁通計(jì)的讀數(shù)值，此時(shí)與成正比；（7）根據(jù)上述現(xiàn)象和測(cè)量結(jié)果；利用式（1）、（2）求出Bm和Hm以及的數(shù)值；（8）分別選擇多檔電阻選擇按鈕R2的不同檔位218，調(diào)節(jié)磁化電流重復(fù)步驟（1）（7），測(cè)出

9、另一組Bm、Hm和值。要求最小值測(cè)量到10mA，共測(cè)量18組值，將結(jié)果分別填入表1，并繪出基本磁化曲線（BmHm曲線）。 圖3 磁滯回線表1 基本磁化曲線的測(cè)試數(shù)據(jù)Im（mA）（mWb）（mWb）Im（A）（mWb）（mWb）四、報(bào)告要求1簡(jiǎn)述磁材料靜態(tài)磁特性的測(cè)試原理；2填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格，根據(jù)測(cè)試基本磁化曲線的數(shù)據(jù)，畫出給定鐵磁材料基本磁化曲線、磁導(dǎo)率曲線，并求出相應(yīng)最大磁導(dǎo)率；3 回答思考題。五、思考題1在實(shí)驗(yàn)過程中，若實(shí)驗(yàn)步驟操作出錯(cuò)，應(yīng)重新哪些操作？2如何較為準(zhǔn)確地找出最大磁導(dǎo)率m的值？3根據(jù)電路中各參數(shù)和實(shí)驗(yàn)要求，如何確定出應(yīng)取的十八個(gè)電阻值，使測(cè)試點(diǎn)在基本磁化曲線上的均勻分布？六、

10、注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)根據(jù)鐵磁材料的磁性質(zhì)，將實(shí)驗(yàn)步驟中各開關(guān)前后動(dòng)作的次序從道理上弄清楚，并熟練掌握；2電阻R2是測(cè)量過程中調(diào)節(jié)磁化電流的電阻。實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了確定最大磁化電流為250mA，應(yīng)現(xiàn)將電阻R2置于1檔的ON上，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，再改變電阻R2的各個(gè)檔位進(jìn)行測(cè)量。七、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、磁軛及鐵磁材料試樣自制1套 W12000匝 W230匝2、實(shí)驗(yàn)裝置自制1套3、數(shù)字磁通計(jì)HT7001臺(tái)附錄：HT700型數(shù)字磁通計(jì)的操作方法1 打開電源，LED顯示器點(diǎn)亮，預(yù)熱5分鐘；2 按下測(cè)量按鍵，按下所需量程（若不能預(yù)先得知測(cè)量范圍，則應(yīng)從高量程檔開始測(cè)量）；3 漂移調(diào)節(jié)：按下測(cè)量鍵后，LED顯示器會(huì)

11、出現(xiàn)數(shù)字，并從正向（或負(fù)向）方向一直增加（這是積分器漂移也被累加的緣故）。先將輸入端短路，用調(diào)零電位器對(duì)漂移進(jìn)行調(diào)節(jié)，如數(shù)值變化慢則表示調(diào)節(jié)方向正確，否則需反向調(diào)節(jié)，直至數(shù)值變化相當(dāng)慢（甚至不變），直至顯示為零。4 測(cè)量：A 積分信息測(cè)量，按“復(fù)位”開關(guān)，輸入一次電壓脈沖信號(hào)，看清該脈沖信號(hào)被積分后的電壓讀數(shù)，隨即按復(fù)位鍵；B 峰值保持測(cè)量，按下“保持”鍵，按一下復(fù)位快關(guān)后，輸入一組需保持最大值的電壓脈沖信號(hào)，該積分后的電壓最大值讀數(shù)即被保持，如需去掉原來讀數(shù)，則按“復(fù)位”開關(guān)，顯示即為零。C 在測(cè)量過程中進(jìn)行漂移調(diào)節(jié)是必須的。5 讀數(shù)方法：滿磁通量程時(shí)顯示為1000，如顯示不到1000說明沒

12、有滿量程。例如：量程為10-2Wb，而顯示900，則磁通量0.9×10-2Wb900×10-2Wb。電氣量的測(cè)量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?學(xué)習(xí)交流電壓、電流和功率的測(cè)量方法；2了解電壓變送器、電流變送器的工作原理和使用方法；3對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置組成的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行電壓和電流的標(biāo)定；4對(duì)給定的負(fù)載電壓和電流進(jìn)行滿量程校驗(yàn)，對(duì)給定的三個(gè)負(fù)載的有功功率進(jìn)行測(cè)量。二、 實(shí)驗(yàn)原理：1.交流電壓參數(shù)的測(cè)量1.1 交流電壓的主要參數(shù)1）瞬時(shí)值： T0為交流電的周期；2）幅值：在一個(gè)周期內(nèi)T達(dá)到正的最大值稱為幅值。3）平均值： （1）當(dāng)有直流分量時(shí)，對(duì)純正弦交流電壓，平均值就等于該直流分量。當(dāng)無直流分量時(shí)，

13、平均值為零。在實(shí)用中是對(duì)u(t)的絕對(duì)值進(jìn)行平均。所以：4）有效值：交變電壓u(t)的均方根稱為有效值（又稱真有效值）。1.2 交流電壓參數(shù)的測(cè)量方法交流電壓參數(shù)的測(cè)量一般分傳統(tǒng)的儀表測(cè)量和計(jì)算機(jī)測(cè)量?jī)煞N方法。采用傳統(tǒng)的交流電壓表測(cè)量，一般顯示值為被測(cè)電壓的有效值。根據(jù)儀表的工作特性，一般分為平均響應(yīng)型和有效值響應(yīng)型兩種。l 平均響應(yīng)型儀表是把被測(cè)電壓經(jīng)平均值轉(zhuǎn)換電路變成與u(t)的平均值成正比的直流電壓，然后乘上特定的波形系數(shù)變換成被測(cè)電壓的有效值。此類儀表顯然只適用于特定的波形（一般為正弦波）的有效值測(cè)量。而對(duì)非正弦波，會(huì)因波形系數(shù)的變化而引起誤差。l 有效值響應(yīng)型電壓表是利用熱電變換或有

14、效值檢波電路，將U(t)變換成與其有效值成正比的直流電壓，然后計(jì)算顯示。此類儀表不僅適用于測(cè)量正弦波，而且也適用于測(cè)量非正弦波。通常講的真有效值電壓表就是指此類儀表。在交流電壓測(cè)量中，交流電壓的頻率f對(duì)儀表誤差的影響很大。保證儀表基本誤差的頻率范圍稱之為儀表的工作頻帶。采用計(jì)算機(jī)測(cè)量交流電壓參數(shù)，由于能夠采集顯示被測(cè)信號(hào)的完整波形，能同時(shí)測(cè)量各種參數(shù)，且準(zhǔn)確度較高。這是傳統(tǒng)儀表無法比擬的。1.3 計(jì)算機(jī)測(cè)量交流電壓參數(shù)的原理1） 頻率的測(cè)量頻率的測(cè)量是通過計(jì)算信號(hào)的過零點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。將采集到的被測(cè)信號(hào)去掉直流分量，然后尋找其過零點(diǎn)，則得到信號(hào)頻率為：式中：pot_0為一個(gè)周期的采樣點(diǎn)數(shù)，為采樣周

15、期。2） 有效值測(cè)量根據(jù)有效值的定義式： 可得有效值的離散計(jì)算式： 式中，N為信號(hào)在一個(gè)整周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。3） 平均值測(cè)量根據(jù)式（1）式，可得平均值的離散計(jì)算公式：式中，N為信號(hào)在一個(gè)整周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。此外通過相應(yīng)程序的編制，極易實(shí)現(xiàn)信號(hào)峰值、交流分量的有效值、直流分量等參數(shù)的測(cè)量。2. 功率的測(cè)量2.1 變送器原理概述變送器原理框圖如圖1所示。變送器的輸入信號(hào)可以是電量的(如電壓、電流)，也可以是非電量的(如壓力、溫度)。其內(nèi)部主要包含傳感器、前置放大器及輸出電路三部分。傳感器將待測(cè)的非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)前置放大器放大后，通過輸出電路轉(zhuǎn)換成15V標(biāo)準(zhǔn)電壓或420mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。圖

16、1 變送器原理框圖2.2 功率的測(cè)量負(fù)載功率與電壓、電流的關(guān)系式為：其中： 、分別為交流電壓、電流的有效值，為有功功率，為電壓和電流的相位差。當(dāng)負(fù)載為純阻性時(shí)，1?？芍?，電流和電壓的有效值離散計(jì)算式分別為：其中：N為電壓/電流信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，ik、uk分別為采集到的電壓、電流信號(hào)在第k個(gè)時(shí)刻的采樣值。則負(fù)載功率的離散計(jì)算式為：其中：為有功功率，N信號(hào)在整周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。、分別為整周期內(nèi)交流電壓、電流的采樣值。3. 相位的測(cè)量3.1 過零法測(cè)量原理 過零法即通過判斷兩同頻率信號(hào)過零點(diǎn)時(shí)刻, 計(jì)算其時(shí)間差, 然后轉(zhuǎn)換為相應(yīng)相位差。 這一過程可用圖2表示。=t/T*360圖2 過零法計(jì)

17、算相位差的示意圖其中: t為過零點(diǎn)時(shí)差; T為信號(hào)周期在軟件實(shí)現(xiàn)時(shí), 信號(hào)被采樣離散化而用一組數(shù)表示, t即與數(shù)組元素的序號(hào)之差有關(guān)。 假設(shè)信號(hào)1過零點(diǎn)對(duì)應(yīng)數(shù)組第i個(gè)元素, 信號(hào)2的過零點(diǎn)對(duì)應(yīng)其數(shù)組第j個(gè)元素, 則有=(j-i)*t/T其中:t為采樣周期。 實(shí)際上，在程序的算法實(shí)現(xiàn)中, 過零點(diǎn)的判斷本身就存在誤差, 因?yàn)閷?shí)際信號(hào)采集幾乎無法準(zhǔn)確采集到零點(diǎn)時(shí)刻, 我們是通過信號(hào)前一時(shí)刻和后一時(shí)刻的值的變化來判斷過零點(diǎn)的,通常依據(jù)兩值乘積為小于等于零來判斷,因此過零法本身就有一定的誤差。3.2 FFT頻譜分析法原理FFT法求相位差，即對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析, 獲得信號(hào)的相頻特性, 兩信號(hào)的相差即主頻率

18、處相位的差值，所以這一方法是針對(duì)單一頻率信號(hào)的相差測(cè)量的。在有限區(qū)間(t,t+T)內(nèi)絕對(duì)可積的任一周期函數(shù)x（t），它的傅里葉級(jí)數(shù)展開式為 同時(shí)x（t）可以表示為比較上式可得：由此可得，兩信號(hào)的相位差為此方法基于連續(xù)信號(hào)離散化處理的離散傅利葉變換(DFT)，F(xiàn)FT是DFT的一種快速算法。它要求所處理的數(shù)據(jù)總數(shù)為2n ，因而對(duì)采集的數(shù)據(jù)總數(shù)有要求，另外要求采樣必須滿足“采樣定理”，否則發(fā)生頻譜混疊。3.3 相關(guān)法原理 設(shè)有兩同頻信號(hào)x(t)和y(t)，可表示為 x(t)=Asin(t+)+Nx(t), y(t)=Bsin(t+)+Ny(t),其中 Nx(t),Ny(t)為噪聲信號(hào)，為兩信號(hào)相差。

19、則兩信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)為:由于噪聲與信號(hào)不相關(guān)，而且兩噪聲之間也不相關(guān), 因此可推得:再由信號(hào)幅值與其自相關(guān)函數(shù)的零點(diǎn)之間的關(guān)系, 可得: 最后可得: 實(shí)際算法中, 相關(guān)函數(shù)的離散時(shí)間表達(dá)式如下: 由此可見相關(guān)法的抗噪能力較強(qiáng)。4. 實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)裝置使用介紹負(fù)載功率的測(cè)試硬件平臺(tái)見圖3所示。圖中V、A分別測(cè)量負(fù)載交流電壓和電流的有效值。GAA011交流電流變送器的額定輸入為02A交流有效值，輸出為05V交流有效值。GAV01交流電壓變送器的額定輸入為0300V交流有效值，輸出為05V交流有效值。計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的信號(hào)分析處理后得到負(fù)載電流、電壓、相位和功率值。圖3 負(fù)載電流、電壓、相位和功率測(cè)試

20、硬件測(cè)試平臺(tái)圖4所示為實(shí)驗(yàn)裝置和內(nèi)部接線圖。其中所有器件在實(shí)驗(yàn)裝置的內(nèi)部已經(jīng)按照?qǐng)D3接線完畢，只需用戶接入交流功率源的輸出即可；負(fù)載可選擇純阻（J1與J2短接）或者容阻串連（J1與J3或J4、J5短接）；電壓、電流變送器的輸出通過實(shí)驗(yàn)裝置后面的接口，分別送入PCI9111型A/D卡的0、1兩個(gè)通道，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.虛擬電壓、電流和功率表的設(shè)計(jì)（1）虛擬交流電壓、電流和功率表界面設(shè)計(jì)：利用LabVIEW或CVI軟件開發(fā)虛擬電壓計(jì)的操作界面，包括：數(shù)據(jù)采集、波形顯示、交流電壓、電流和功率各參數(shù)測(cè)量結(jié)果的顯示，以及各種命令按鈕如啟動(dòng)、關(guān)閉等； （2）虛擬交流電壓、電流和功率表測(cè)試功能

21、設(shè)計(jì)：l 編寫信號(hào)采集程序：要求：編寫一個(gè)用凌華9111HG數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行雙通道數(shù)據(jù)采集的程序（通道為0和1），要求采樣速率為100KHz，采樣總點(diǎn)數(shù)為1024×9點(diǎn)，分別顯示電壓和電流兩路信號(hào)的采集波形。 J1 交流功率源輸出 200/300W 交流電流表 J5 J4 J3 J2 電 容電阻100/300W2µF 2µF 2µF 交流電流表 交流電壓表 交流電壓表 AV電流變送器電壓變送器直 流 開 關(guān) 電 源供給電流和電壓變送器±12V電壓圖4 實(shí)驗(yàn)裝置和內(nèi)部接線圖l 編寫頻率測(cè)量程序：要求：用過零法測(cè)量信號(hào)周期及頻率，并顯示結(jié)果。l 編寫

22、有效值計(jì)算程序：要求：調(diào)用CVI中的庫(kù)函數(shù)ACDCEstimator函數(shù)或按有效值離散計(jì)算式計(jì)算電壓和電流信號(hào)的有效值。l 編寫相位差計(jì)算程序：要求：調(diào)用CVI中的庫(kù)函數(shù)ToPolar1D函數(shù)、FFT函數(shù)和Correlate函數(shù)，分別用過零法、FFT法和相關(guān)法或按相位差的離散計(jì)算式，計(jì)算電壓和電流信號(hào)的相位差；l 編寫負(fù)載功率計(jì)算程序，并顯示測(cè)量結(jié)果。2.虛擬電壓、電流和功率表的標(biāo)定將實(shí)驗(yàn)裝置看成一臺(tái)未定標(biāo)的測(cè)量系統(tǒng)。在未知系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系的情況下，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定。改變交流功率源的輸出大小，分別讀取輸入電壓和輸入電流測(cè)量值，記錄電壓和電流信號(hào)經(jīng)變送器的輸出電壓，并填入表1和表2中。表1

23、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄三位電壓表（V）20406080100120140160180200交流功率源電壓表（V）采集后的電壓值（V）表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄四位半電流表（A）0.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00交流功率源電流表（A）采集后的電壓值（V）3.虛擬電壓和電流表的校驗(yàn)（1）對(duì)給定負(fù)載時(shí)虛擬電壓表的電壓量程進(jìn)行校驗(yàn)：l 在圖4所示實(shí)驗(yàn)板上對(duì)所設(shè)計(jì)的虛擬電壓表進(jìn)行功能校驗(yàn)。l 選取電阻值為200的純電阻負(fù)載，電壓量程為200V。調(diào)整功率源輸出，使其輸出10個(gè)（0200V）電壓幅度變化的正弦信號(hào)。分別觀察記錄三位電壓表、虛擬電壓表和功率源電壓的測(cè)量值，填入表3

24、。比較兩者測(cè)量結(jié)果。表3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄三位電壓表（V）20406080100120140160180200交流功率源電壓表（V）虛擬電壓表（V）修正值（V）（2）對(duì)給定負(fù)載時(shí)虛擬電流表的電流量程進(jìn)行校驗(yàn)：l 在圖4所示實(shí)驗(yàn)板上對(duì)所設(shè)計(jì)的虛擬電流表進(jìn)行功能校驗(yàn)。l 選取電阻值為200的純電阻負(fù)載，電流量程為1.00A。調(diào)整功率源輸出，使其輸出10個(gè)（01.00A）電流幅度變化的正弦信號(hào)。分別觀察記錄四位半電流表、虛擬電流表和功率源電流的測(cè)量值，填入表4。比較兩者測(cè)量結(jié)果。表4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄四位半電流表（A）0.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00交流功率源

25、電流表（A）虛擬電流表（A）修正值（A）（3）對(duì)給定三個(gè)負(fù)載時(shí)虛擬功率表進(jìn)行測(cè)量：l 在圖4所示實(shí)驗(yàn)板上對(duì)所設(shè)計(jì)的虛擬功率表進(jìn)行功能校驗(yàn)。l 調(diào)節(jié)功率源輸出，改變負(fù)載兩端電壓，同時(shí)啟動(dòng)虛擬功率表對(duì)負(fù)載功率進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)試數(shù)據(jù)記錄于下表5。并計(jì)算相應(yīng)的測(cè)量誤差。表5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄功率源讀數(shù)虛擬功率表測(cè)量值修正值電壓(V)負(fù)載電流(A)理論功率值(W)電流(A)電壓(V)功率(W)電流(A)電壓(V)功率(W)200V200/2F200V200/4F200V200/6F四、報(bào)告要求1簡(jiǎn)述虛擬電流、電壓和功率表的測(cè)試原理；2對(duì)所設(shè)計(jì)的各軟件模塊功能及主要功能實(shí)現(xiàn)語句進(jìn)行詳細(xì)解釋和說明；3填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

26、表格：l 畫出實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)的電壓標(biāo)定曲線和電流標(biāo)定曲線，確定系統(tǒng)誤差；l 畫出實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)的電壓修正折線和電流修正折線；以數(shù)字表為標(biāo)準(zhǔn)，并確定虛擬電流和電壓表的準(zhǔn)確度等級(jí)；l 根據(jù)負(fù)載的標(biāo)稱值計(jì)算給定電壓的有功功率，并與虛擬功率表測(cè)量值進(jìn)行比對(duì)，得出功率的絕對(duì)誤差；4 回答思考題。五、思考題1、實(shí)驗(yàn)中負(fù)載兩端電壓和流過的電流信號(hào)采用的是哪種多通道采樣方式？這種采樣方式對(duì)功率的測(cè)量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？影響程度的大小與哪個(gè)采樣參數(shù)有關(guān)？如何減小由此引起的功率測(cè)量誤差？2、分析虛擬功率表的測(cè)量誤差因素。六、注意事項(xiàng)：1實(shí)驗(yàn)電源電壓為市電220V，接線和改變負(fù)載時(shí)必須切斷電源。讀取數(shù)據(jù)時(shí)不要接觸帶電

27、器件，以保證安全。2 實(shí)驗(yàn)中所用的電流變送器最大輸入電流限制在1A內(nèi)。七、儀器設(shè)備：1電氣量測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置 1套2微型計(jì)算機(jī)加A/D卡 1臺(tái)3功率源 1臺(tái)附錄：本試驗(yàn)用到的CVI庫(kù)函數(shù)說明1、 ACDCEstimator（）函數(shù)（1）函數(shù)功能：用于計(jì)算信號(hào)的交流有效值和直流分量。（2）函數(shù)ACDCEstimator的原型定義為：ACDCEstimator (const double Input_Array ，int Number_of_Elements， double *AC_Estimate，double *DC_Estimate)；（3）參數(shù)物理意義：1）輸入?yún)?shù)物理含義：名稱 類型 說明I

28、nput_Array double型數(shù)組用來存放輸入需要計(jì)算的信號(hào)波形的數(shù)組Number_of_Elements int型數(shù)據(jù)用來說明Input_Array 中的數(shù)組點(diǎn)數(shù)2）輸出參數(shù)物理含義： 名稱 類型 說明AC_Estimatedouble 型數(shù)據(jù)用來存放計(jì)算出的有效值分量。DC_Estimatedouble 型數(shù)據(jù)用來存放計(jì)算出的直流值分量。（4）函數(shù)存放路徑：在CVI軟件“Library”菜單的“Advanced analysis”“Measurement”子庫(kù)中。2、 ToPolar1D（ ）函數(shù)（1）函數(shù)功能：用于將計(jì)算信號(hào)中的直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系。（2）函數(shù)ToPolar1D

29、（ ）的原型定義為： int status = ToPolar1D (double x ， double y ，int n，double mag ，double phase )；（3）參數(shù)物理意義1）輸入?yún)?shù)物理含義： 名稱 類型 說明x double 型數(shù)組 直角坐標(biāo)系中點(diǎn)的橫坐標(biāo)值y double 型數(shù)組 直角坐標(biāo)系中點(diǎn)的縱坐標(biāo)值n int 數(shù)組元素的個(gè)數(shù)2）輸出參數(shù)物理含義： 名稱 類型 說明mag double 型數(shù)組 幅值，極坐標(biāo)中的極值phase double 型數(shù)組 相位，極坐標(biāo)中的極角，單位為弧度（4）函數(shù)存放路徑：在CVI軟件“Library”菜單的“Advanced ana

30、lysis”“Complex Operations”“1D Complex Operations”子庫(kù)中。3、FFT（ ）函數(shù)（1）函數(shù)功能：用于將計(jì)算信號(hào)中的兩路信號(hào)進(jìn)行傅利葉變換。（2）FFT（ ）函數(shù)定義 函數(shù)FFT（ ）的原型定義為：int status = FFT (double x ，double y ，int n)；（3） 參數(shù)物理意義1）輸入?yún)?shù)物理含義： 名稱 類型 說明 x double 型數(shù)組 做傅利葉變換的復(fù)數(shù)序列的實(shí)部 y double 型數(shù)組 復(fù)數(shù)序列的虛部 n int 數(shù)組的元素個(gè)數(shù)，必須是2m （m=1，212）2）輸出參數(shù)物理含義： 名稱 類型 說明 x do

31、uble 型數(shù)組 FFT變換結(jié)果的實(shí)部 y double 型數(shù)組 FFT變換結(jié)果的虛部 注意：其中，數(shù)組x、y既做輸入，又做輸出。 3）使用說明： 當(dāng)復(fù)數(shù)序列的虛部為0，也即輸入為實(shí)數(shù)序列，函數(shù)等同于ReFFT（ ）。 在輸出Y( Y=x+jy )中各頻譜分量按下述順序排列： Y0直流分量 Y1正一次諧波（基波） Y2正二次諧波 Yk-1正k-1次諧波 Yk奈奎斯特頻率 Yk+1負(fù)k-1次諧波 Yn-2負(fù)二次諧波 Yn-1負(fù)一次諧波函數(shù)視整個(gè)做變換的序列為信號(hào)的一個(gè)周期，因而信號(hào)的一次諧波頻率等于fs/n，其中n為序列點(diǎn)數(shù)，fs為采樣頻率。（4）函數(shù)存放路徑：在CVI軟件“Library”菜單

32、的“Advanced analysis”“Sginal Processing” “Frequency Domain”子庫(kù)中。4、Correlate（）函數(shù)（1）函數(shù)功能：用于將計(jì)算信號(hào)中的兩路信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。（2）Correlate（）函數(shù)定義函數(shù)FFT（ ）的原型定義為：int Correlate (double x ，int n，double y ，int m， double rxy)；（3）參數(shù)物理意義1）輸入?yún)?shù)物理含義： 名稱 類型 說明x double 型數(shù)組 用來存放需要計(jì)算的信號(hào)波形的一路數(shù)組y double 型數(shù)組 用來存放需要計(jì)算的信號(hào)波形的另一路數(shù)組n int x數(shù)組元