基于LabVIEW构建虚拟频率测量仪.pdf

维普资讯 2007年第2期 《贵州电力技术》 (总第92期) 基于 LabVIEW构建虚拟频率测量仪 贵州送变电公司 杨 臻 [550002] 摘 要 论文研究了一种通过多周期平均计数方法和快速傅利叶变换来实现频率测量的多种波形的频率测量和 频谱分析的虚拟仪器。这种测量方法运用改进的多周期平均计数的方法和设定一定的偏移量提高了频率测量仪 的测量精度。论文在大量查阅相关文献的基础上，首先从理论上对频率测量仪的测量原理进行 了较详细的阐述， 对本文所用的方法进行了系统的研究。通过比较论证为系统选出了最佳的测量方法，建立了频率测量仪的数学模 型。针对 目前频率测量仪在实用化过程中遇到的问题 ，分析了造成系统误差的因素，在比较了几种具有代表性的 解决误差方法的基础上，提出了一种改进计数方法来克服系统中可能存在的误差。利用虚拟仪器开发平台—— LabVIEW开发了系统虚拟仪器界面，并在该虚拟仪器界面下实现了频率的测量，提高了系统的测量精度 ，完成了在 各种波形下频率测量仪的仿真。 关键词 频率测量仪 多周期平均计数方法 偏移量 虚拟仪器 随着个人电脑技术的出现，人们开始考虑使用 经开始应用于航空航天、智能交通、汽车、医疗、教育 电脑来处理传统仪器所测数据。在国外，1986年， 等领域，由于虚拟仪器所具有的特点 ，使得越来越多 美国NationalInstruments公司提出了 “软件即仪器 的人们开始研究并把虚拟仪器应用在不同的领域之 的口号”，推出了NI—I~hVIEW直观的流程图编程 中。与其它领域应用的虚拟仪器相比，用于电力系 风格的开发和运行程序平台，开启了虚拟仪器的先 统专用的虚拟仪器必须在硬件电路的设计、选择和 河。在国内，1985年，我国东方振动和噪声技术研 软件设计等方面都需要进行特殊的考虑。 究所开始提出PC卡泰(PCCATAI)一微机卡式采集 1 频率测量的原理及方案选择 测试分析仪的概念，并推出数据采集和信号处理软 件 (DASPDataAcquisitionSignalProcessing)，随后 电力系统频率稳定是近年来受到电力工程界广 又提出了 “把实验室拎着走”的口号，进而进行了虚 泛关注的课题。失去频率稳定性，会使系统频率崩溃 拟仪器库平台的研发，实现了INV虚拟仪器库。 而招致系统全停电，电力系统的频率反映了发电机组 目前虚拟仪器的种类主要有以下几种：PC总线 发出的有功功率与负荷所需有功功率的平衡情况。 一 插卡型虚拟仪器，其特点是仪器价格便宜，用途 目前，人们对电力系统动态频率的定义普遍沿用物理 广泛，特别适合于教学部门和各种实验室使用，目前 学和电工学对标准正弦交流电频率即每秒变化的周 仍有很强的生命力，但是，仪器多数没有抗混滤波器 期数来定义，所以测量频率的较好的方法就是 “周期 且分时采样，其混叠现象和通道间相位差应予重视； 法”。频率测量既是周期的测量，最基本的方法是计 PC端 口一I_XT并行 口式、USB口式和 1394口式虚 数。本论文在比较了三点法；线性差值法；多周期平 拟仪器，它们的最大好处是可以与笔记本计算机相 均计数法；利用计数器测量等方法后，最终选定了多 连，方便野外作业 ，又可与台式 PC机和工控机相 周期平均计数的方法 J。这种方法可以对多个周期 连，实现台式和便携式两用 ，非常方便。特别是USB 采样信号进行计数，然后求其平均值作为频率的测量 口和 1394口具有于传输速度快、可以热插拔、联机 值。假定采样频率为 ，共采集m个周期的信号，用 使用方便的特点，很可能成为未来虚拟仪器的主流 计数的方法找到各个周期的样本个数，分别为 Ⅳ1， 平台；PXI总线方式虚拟仪器。PXI具有高度可扩展 F F