频率与相位的测量 频率计 相位计.ppt

本章要点 本章介绍测量频率的方法以及电动系频率表和电子数字频率计的结构与原理，用电子数字频率计测量频率，是频率测量的主要手段，也是频率计的发展方向。 相位虽然不是常见的测量对象，但在电力系统运行中，也是评价运行质量的一项重要指标，本章主要介绍电动系相位表的原理和使用方法。 第一节 频率的测量方法 一、工频的测量--用电动系频率表测量工频 第一节 频率的测量方法 一、工频的测量--用电动系频率表测量工频 1.电动系频率表的结构 采用比率表型，两可动线圈空间错开90°。无工作时呈随遇平衡状态。被测频率等于固定线圈回路的谐振频率时，指针停在标尺中心，即固定线圈轴线位置，标尺两边示值分别为大于或小于谐振频率的值。 二、工作原理 三、标尺特性 工频的测量--用变换式频率表测量工频 1.变换式频率表的结构  变换式频率表由磁电系测量机构和变换电路组成，变换电路包含方波形成、微分、整流、指示和偏置五个环节，通过变换电路，被测频率转换为一定大小的直流电流，然后通过磁电系测量机构进行测量 。 2.变换式频率表工作原理 被测电压经稳压管双向限幅并经微分 转换为尖脉冲，由于电容小充电时间 短，可形成尖脉冲波，若用 表示充 电电流，则电流脉冲波形可用下式表示 通过磁电系测量机构的电流平均值为 由于电路中 很小故上式可简化为 按式可知，通过磁电系测量机构的电流可以反映被测频率的大小。 3 .变换式电动系频率表标尺特性 工频频率表所测量的频率范围并不要求 从0开始，标尺一般为45～55Hz、 900～1100Hz等等。变换式频率表可通过调 节偏置电阻，改变机械零点的频率读数。得到 相应标尺。以45～65Hz的频率表为例，被测输入信号经微分得到的电流方向是从上到下，经过偏置电路的电流是从下到上，调节偏置电路使偏置电流平均值等于45Hz时输入尖脉冲电流的平均值，则机械零点的频率值就等于45Hz。选择指示电表的灵敏度使满度为65Hz。 工频的测量--用振簧式频率表测量工频 早期还常用振簧式频率表测量工频频率，振簧式频率表是利用交流电磁铁吸引一排机械振动频率不同的簧片，簧片固有振动频率与电源频率相同时，产生共振的簧片振幅最大，从窗口看，好像簧片顶端被拉长。可以从产生共振的簧片位置读出频率值。 二、低频和高频的测量 2.无源测量法 第二节 数字频率计的测量原理 一、硬件计数频率计 硬件计数频率计其结构如下图所示，被测信号通过整形，转换为与被测信号频率相同的脉冲，然后对脉冲进行计数，也就是把频率测量转换为脉冲个数的测量。计数器可选用专用的集成电路，外围再配上显示器、放大整形以及电源电路即可组成频率计。 第二节 数字频率计的测量原理 二、软件计数频率计 1.软件计数频率计的结构 软件计数是指用单片机软件进行计数而构成的频率计，它由单片机，以及外围配置的显示器件、放大整形、电源等电路组成。 2.软件计数频率计的工作原理 整形放大：将任意波形的被测信号，转换为前沿陡峭的脉冲，以利计数。 计数：由单片机内部的计数单元完成，每当被测信号从低到高变化时，将计数器加 1，并由内部时钟计时，每一秒所计的变化次数，就等于被测信号的频率。 数码转换与显示：读出的频率值由软件将它转换为七段码，送LED数码管显示。 三、计数器的测量误差 1. 秒信号时间不准造成的误差： 由于电子数字频率计是把规定的一秒钟内所计的信号个数作为频率，如果秒信号本身不准确，必然造成计数误差。 2.触发误差： 由于干扰造成计数器的误触发所产生的误差。 3.量化误差： 计数闸门开启时间不刚好是被测信号周期的整数倍，而且脉冲到达时刻不刚好是闸门开启时刻，因此在相同的开启时间内，可能会有正负一个数的误差。 量化误差示意图 第三节 E312系列数字频率 一、频率计数器专用集成电路ICM7226B 二、由ICM7226B组成的E312X系列数字频率计电路 由ICM7226B组成的电子数字频率计外围电路 第四节 相位的测量方法 一、相位含义 一般是指两个同频率波形，过零点的时间差。而在工业供电系统中通常指电压、电流两波形过零点的时间差。因为一个电压、电流过零点的时间差角，对应一个该角的余弦，所以工业上