虚拟仪器课程设计虚拟功率分析仪设计Word文档下载推荐.docx

虚拟仪器课程设计虚拟功率分析仪设计Word文档下载推荐.docx

《虚拟仪器课程设计虚拟功率分析仪设计Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《虚拟仪器课程设计虚拟功率分析仪设计Word文档下载推荐.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

导

书

《模拟电子技术》课程设计任务指导书

课题：

虚拟功率分析仪设计

虚拟功率分析仪是在科学研究和工程设计中普遍应用的一种通用仪器。

本课题将结合虚拟功率分析仪的设计进程，了解利用基于图形化编程语言LabVIEW进行虚拟仪器编程的方式与实现技术。

要求设计基于LabVIEW的虚拟功率分析仪，对同频率的正弦电压和正弦电流的有效值、相位差及其功率和瞬时功率进行了测试和显示，并给出持续信号经采样后电压和电流有效值、功率和相位等电信号参数测量原理。

并具有良好的可操作性和可保护性。

要求产生同频率的仿真电压、电流信号，它们的幅值、初相位、周期都可任意调剂。

通过数据搜集卡将信号送入运算机，通过调剂各参数，可正确测量有效值、相位差和有功功率。

具体包括以下四个部份：

（1）计算瞬时功率和显示瞬时功率的波形图；

（2）计算相位差和功率因数；

（3）计算有功功率；

（4）计算电压有效值；

一.设计目的

（1）把握LabVIEW软件编程方式

（2）把握LabVIEW硬件的应用

（3）培育综合应用所学知识来指导实践的能力

二.设计所用仪器及器件

（1）NI公司的数据搜集和信号调理卡。

NIDQA-6024卡，NISC-2075卡各一套。

（2）PⅢ运算机一台。

（3）各类相关的实验材料和设备。

三.实物内容及要求

（1）设计功效一份。

（2）课程设计论文一份。

四.进程安排

1．布置任务、查阅资料，方案设计　　（两天）

依照设计要求，查阅参考资料，进行方案设计及可行性论证，确信设计方案，画出详细的原理图。

2．上机在LabVIEW环境下按要求进行设计（三天）

要求在虚拟仪器上观测到正确的波形并达到规定的技术指标。

3．硬件的装配及调试　　（三天）

利用数据搜集卡进行装配调试，使其全面达到规定的技术指标，最终通过验收。

4．总结报告　　（一天）

五.课程设计报告内容

总结设计进程，写出设计报告，设计报告具体内容要求如下：

1．课程设计的目的和设计的任务

2．课程设计的要求及技术指标

3．总方案的确信并画出原理框图。

4．各大体单元原理及设计（结合设计图写）。

5．总原理图，工作原理、工作特性（结合框图及前面版讲解）。

6．电路安装、调试步骤及方式，调试中碰到的问题，及分析解决方式。

7．实验结果分析，改良意见及收成。

8．体会。

第二部分

课

程

设

计

报

告

1设计的目的和任务……………………………………………………………

（1）

课程设计的目的…………………………………………………………

（1）

课程设计的任务…………………………………………………………

（1）

2设计的要求和技术指标………………………………………………………

（1）

课程设计的要求…………………………………………………………

（1）

课程设计的技术指标……………………………………………………

（1）

3设计总方案和原理框图………………………………………………………

（2）

设计总方案………………………………………………………………

（2）

总程序和前面板…………………………………………………………（3）

4各大体单元设计及原理………………………………………………………（5）

信号发生器设计…………………………………………………………（5）

数据搜集设计……………………………………………………………（6）

相位分析设计……………………………………………………………（7）

功率分析设计……………………………………………………………（8）

选择部份设计……………………………………………………………（9）

5电路的安装与调试……………………………………………………………（11）

电路的安装与调试步骤…………………………………………………（11）

调试中碰到的问题及解决方式…………………………………………（11）

6实验结果分析和改良意见……………………………………………………（12）

模拟信号输入……………………………………………………………（12）

搜集信号输入……………………………………………………………（13）

7收成与体会…………………………………………………………………（14）

参考文献………………………………………………………………………（15）

1设计的目的和任务

1.1课程设计的目的

·

把握LabVIEW软件编程方式

把握LabVIEW硬件的应用

培育综合应用所学知识来指导实践的能力

课程设计的任务

要求设计基于LabVIEW的虚拟功率分析仪，对同频率的正弦电压和正弦电流的有效值、相位差及其功率和瞬时功率进行了测试和显示，并给出持续信号经采样后电压和电流有效值、功率和相位等电信号参数测量原理。

2设计的要求和技术指标

课程设计的要求

课程设计的技术指标

计算瞬时功率和显示瞬时功率的波形图；

计算相位差和功率因数；

计算有功功率；

计算电压有效值；

3设计总方案和原理框图

设计总方案

如图，整体方案是将搜集到的电压和电流信号采样，再通过计算有效值、视在功率等计算出有功功率，并显示出波形。

信号能够有两种方式获取，方式0是用虚拟的信号发生器产生标准的信号，方式1是通过搜集板获取外界信号。

采纳方式1时，外界信号通过搜集板传到电脑会有必然的失真或误差，这时调整到方式0能够用一样幅值和频率的信号来与之对照。

图设计总方案

总程序和前面板

总程序由几个子程序组成，别离是：

相位分析部份、功率分析部份和选择部份。

其当选择部份包括信号发生部份、数据搜集（DAQ）部份。

如图为总原理框图；

图为总面板，能够操纵输入方式、输入通道和更改波形数据。

图总原理框图

图总前面板

4各大体单元设计及原理

信号发生器设计

通过设定参数发生器产生一个正弦波，能够同时调剂它的幅值，频率。

要产生同频率的一个正弦电压信号和一个正弦电流信号，可利用sine节点来产生正弦波，尤其注意器输入频率=信号频率/采样频率。

具体原理见图。

其前面板设计见图。

图信号发生器部份原理框图

图信号发生器部份前面板

数据搜集设计

这部份用来搜集信号发生器产生的电压、电流信号。

搜集信号后在PC机上进行显示，显示出其信号波形和瞬时值。

该部份的程序框图见图，前面板见图。

图数据搜集部份框图程序

图数据搜集部份前面板

相位分析设计

DAQ数据搜集通道的数据输入,利用FFT函数即FFTSpectrum（Mag-Phase）.vi进行傅里叶变换,将信号由时域变换到频域,取得该信号的幅度谱和相位谱。

通过对FFTSpectrum（Mag-Phase）函数的view参数设置,使输出的信号的相位单位为度。

从输出的簇中。

提取数组,对数组进行运算,取得两同频率信号的相位差。

图相位差部份框图程序

图相位差部份前面板

功率分析设计

这部份涉及较多的计算，如电压、电流的有效值，瞬时功率、有功功率等。

咱们明白电压和电流的有效值别离为：

，

这能够用CycleAverageand检测出电压和电流周期波形的均方根，即电压和电流的有效值，别离记为U和I。

依照在单相交流电中，视在功率S=电压有效值U*电流有效值I，求出视在功率。

而有功功率=视在功率×

功率因数。

程序框图见图，前面板见图。

图功率分析部份框图程序

图功率分析部份前面板

选择部份设计

据课题要求，需要别离产生一次模拟的电压和电流信号和利用数据搜集卡搜集一次电压电流信号，故利用了选择结构来选择是利用何种方式来产生需要进行功率分析的信号。

图为该部份的框图程序，“0，Default”为产生模拟信号，利用了信号产生部份作为子程序，而“1”为利用DAQ搜集信号，利用了DAQ部份作为子程序。

图为该部份的前面板。

图选择部份框图程序（0方式和1方式）

图选择部份前面板

5电路的安装与调试

电路的安装与调试步骤

一、信号发生器部份，那个部份在之前的虚拟仪器的实验中咱们就做过了，因此十分的简单，咱们花了很短的时刻就把它做了出来，而且调试出了实验所需要的波形。

二、数据搜集部份，这部份之前采纳了实验册上的方式，采纳双通道的搜集。

可同时搜集两组数据，一组是电压信号，一组是电流信号。

由于那个之前实验也是做过的，因此咱们也是很顺利的就完成了那个部份。

3、相位分析部份，那个部份咱们一开始仍是没有头绪的，后来通过查阅资料，才明白能够通过FFT来实现相位差的计算，只是在画图的进程中咱们碰到了很多的问题，比如有的模块找不到，还有确实是有些模块即便找到了，可是它的功能不了解，因此连线的时候就不明白怎么，后来通过尽力仍是连成功了。

4、功率分析部份，那个部份的话一开始咱们通过看书，大体明白了这些数据如何得出，明白了它们的计算公式，然后再查找相应功能的模块，有效电压有效电流，和有功功率，都是比较容易患到的，这些明白以后专门快咱们就得出了结果。

五、整个程序，完成了每一个进程最后形成一个完整的程序，只等待最后的调试成功，这一次咱们确碰到了问题，把每一个部份做成子VI后最后画成总图，可是由于咱们没有将所有的输入量全数放在总图上，而是需要在每一个子VI中输入数据，如此做就不对了，最后在教师的指导下，咱们成功的将所有的输入变量全数放在了总VI上。

如此咱们整个程序就顺利的完成了。

调试中碰到的问题及解决方式

调试是完成课题必不可少的部份，也是超级重要的部份。

在一步步完成课题的进程中，没做完一个部份就要调试明白达到要求为止，最后再把各个部份合在一路综合起来调试，最终要做到符合要求。

由于对DAQ的不熟悉，在通道的设置上第一就出了问题，比如不明白虚拟通道和实际通道怎么对应，不明白搜集两路信号时需要将共地端接地。

这些问题都解决了以后，咱们发觉搜集到的信号常常会失真，几经实验发觉是接口接触不良的问题，换了台机子以后，就比较顺利了。

以后碰到的问题确实是搜集到的信号偶然会有些微失真，通过检查后发觉一台信号发生器上按了加窗的按钮，致使产生的信号就解决了。

6实验结果分析和改良意见

模拟信号输入

选择方式0时，通过虚拟的函数信号发生器产生信号直接读入虚拟仪器。

如此就能够取得超级精准的功率数据和图形。

搜集信号输入

选择方式1时，外接函数信号发生器将信号输入到信号搜集卡中，再从数据搜集卡将信号读入虚拟仪器。

由于是从外接入信号，因此有必然的误差，函数信号就不是超级精准，因此最后的功率图也是有误差的。

7收成与体会

课程设计持续了一周半，在这期间我收成了很多，也发觉了自己的不足的地方。

下面就谈谈我的一些心得体会和改良的方式。

这次设计是基于LabVIEW即虚拟仪器的，虚拟仪器在现实测试方面能起到其他方式无法比拟的作用。

它是一个依照仪器需求组织的数据搜集系统。

虚拟仪器的研究中涉及的基础理论要紧有运算机数据搜集和数字信号处置。

咱们这次课程设计的任务是功率的分析与设计，由于时刻有限，我所考虑的功率问题超级有局限性。

一样来讲功率的大小为电压和电流信号相乘然后在一个周期内积分在除以周期的大小。

可是由于我设计的是在单相交流点的基础上即频率恒为50Hz，因此那个地址的功率大小为电压的有效值乘以电流的有效值再乘以功率因数。

若是以后还有类似机遇，我必然会弥补遗憾，考虑各类各样的情形，力争做到完美，做一个对用户普遍利用的功率分析仪。

这次的课程设计让我收成颇丰。

LabVIEW这个图形化的编程语言的开发环境提供了实现仪器编程和数据搜集系统的便利途径，较之其他的变成软件，既形象又便利，利用起来超级顺手。

在刚开始的时候我就发觉了自己的不足，例如对大体概念的没有明白得透彻，没有太多的创新理念等等。

以后我就专门注意这些方面并尽力去改变，提高自己的能力。

在大学的最后一个学期里，我打算尽力将每一份工作都尽力做到最好，而那个部份是一个专门好的开端。

参考文献

[1]《虚拟仪器技术分析与设计》张重雄编.电子工业出版社.2007-08

[2]《虚拟仪器技术分析与应用》张毅德国编著.机械工业出版社.2004-02

[3]《LabWIEW程序设计与应用（第二版）》杨乐平等编著.电子工业出版社.2003-01