1、 成 績 評 定 表學生姓名 Xxx班級學號Xxxx專 業(yè)通信工程課程設計題目基于labview功率測量器設計評語組長簽字：成績?nèi)掌?2014 年 7 月7 日課程設計任務書學 院信息學院專 業(yè)通信工程學生姓名Xxx班級學號 Xxx課程設計題目 基于labview的功率測量器設計實踐教學要求與任務:1 學習LabVIEW的虛擬儀器原理、設計方法和實現(xiàn)技巧；2 掌握簡單LabVIEW程序的編程實現(xiàn)；3 掌握簡單功率測試系統(tǒng)設計和分析方法；4 采用LabVIEW語言，實現(xiàn)功率測量器的設計。（1）通過檢索、查資料、調(diào)查研究、確定方案、畫出組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖；（2）采用LabVIEW實現(xiàn)功率測試器系統(tǒng)

2、；（3）系統(tǒng)調(diào)試與改進，調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，分析系統(tǒng)運行結(jié)果；（4）寫出設計總結(jié)報告。 工作計劃與進度安排:19周（上）:學習LabVIEW虛擬儀器原理、設計方法和實現(xiàn)技巧，掌握簡單LabVIEW程序的編程實現(xiàn)，掌握簡單通信系統(tǒng)設計和分析方法。19周(下):采用LabVIEW語言，實現(xiàn)功率測試器的設計，并對系統(tǒng)進行性能分析。指導教師： 2014 年6 月27 日專業(yè)負責人：2014 年 6 月27 日學院教學副院長：2014 年6月 27 日 目 錄1 目的及基本要求12 功率測試器原理12.1 功率測試器組成的五部分12.2 流程圖23 功率測試器設計23.1 功率測試器總設計方案23.2 各功能

3、模塊詳細設計44 結(jié)果及性能分析114.1 運行結(jié)果114.2 性能分析12參考文獻121 目的及基本要求熟悉LabVIEW開發(fā)環(huán)境，掌握基于LabVIEW的虛擬儀器原理、設計方法和實現(xiàn)技巧，運用專業(yè)課程中的基本理論和實踐知識，采用LabVIEW開發(fā)工具,實現(xiàn)功率測試器的設計。基本要求:要求產(chǎn)生同頻率的仿真電壓、電流信號，它們的幅值、初相位、周期都可任意調(diào)節(jié)。將電壓，電流信號它們的幅值，初相位，周期信息送入計算機， 通過調(diào)節(jié)各參數(shù)，可正確測量有效值、相位差和有功功率。并具有良好的可操作性和可維護性。 2 功率測試器原理將采集到的電壓和電流信號采樣，再通過計算有效值、視在功率等計算出的有功功率值

4、，并顯示出波形。信號可以有兩種方式獲取，方式0是用虛擬的信號發(fā)生器產(chǎn)生標準的信號，方式1是通過采集板獲取外界信號。采用方式1時，外界信號通過采集板傳到電腦會有一定的失真或誤差，這時候調(diào)整到方式0可以用同樣幅值和頻率的信號來與之對比。2.1 組成功率測試器的五部分1. 信號發(fā)生器2. 數(shù)據(jù)采集器3. 相位分析器4. 能量測試器5. 選擇器2.2 流程圖 圖1功率測試器總流程圖3 功率測試器的設計3.1功率測試器設計總方案如圖1，總體方案是將采集到的電壓和電流信號采樣，再通過計算有效值、視在功率等計算出有功功率，并顯示出波形。信號可以有兩種方式獲取，方式0是用虛擬的信號發(fā)生器產(chǎn)生標準的信號，方式1

5、是通過采集板獲取外界信號。采用方式1時，外界信號通過采集板傳到電腦會有一定的失真或誤差，這時候調(diào)整到方式0可以用同樣幅值和頻率的信號來與之對比。總程序由幾個子程序構(gòu)成，分別是：相位分析部分、功率分析部分和選擇部分。其中選擇部分包括信號發(fā)生部分、數(shù)據(jù)采集（DAQ）部分。圖2功率測試器總前面板 圖3功率測試器總后面板3.2 各功能模塊詳細設計（1） 信號發(fā)生模塊通過設定參數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個正弦波，可以同時調(diào)節(jié)它的幅值，頻率。要產(chǎn)生同頻率的一個正弦電壓信號和一個正弦電流信號，可使用sine wave.vi節(jié)點來產(chǎn)生正弦波，尤其注意器輸入頻率=信號頻率/采樣頻率。前面板見圖4。其后面板設計見圖5。 圖4

6、 信號發(fā)生模塊前面板 圖5 信號發(fā)生模塊后面板 （2）數(shù)據(jù)采集模塊這部分用來采集信號發(fā)生器產(chǎn)生的電壓、電流信號。采集信號后在 上進行顯示，顯示出其信號波形以及瞬時值。 圖6 數(shù)據(jù)采集模塊前面板 圖7 數(shù)據(jù)采集模塊后面板（3） 相位分析模塊DAQ 數(shù)據(jù)采集通道的數(shù)據(jù)輸入, 使用FFT 函數(shù)即FFTSpectrum(Mag- Phase).vi 進行傅里葉變換,將信號由時域變換到頻域, 得到該信號的幅度譜和相位譜。通過對FFT Spectrum(Mag- Phase)函數(shù)的view參數(shù)設置, 使輸出的信號的相位單位為度。從輸出的簇中。提取數(shù)組, 對數(shù)組進行運算, 得到兩同頻率信號的相位差。 圖8

7、相位分析模塊前面板 圖9相位分析模塊后面板 （4） 能量測試機模塊這部分涉及較多的計算，如電壓、電流的有效值，瞬時功率、有功功率等。我們知道電壓和電流的有效值分別為：，這可以用Cycle Average and Rms.vi檢測出電壓和電流周期波形的均方根，即電壓和電流的有效值，分別記為U和I。根據(jù)在單相交流電中，視在功率S=電壓有效值U*電流有效值I，求出視在功率。而總功率=視在功率功率因數(shù)。前面板圖見圖10，后面板見圖11。 圖10能量測試機模塊前面板 圖11功率測試器模塊后面板（5） 選擇模塊據(jù)課題要求，需要分別產(chǎn)生一次模擬的電壓和電流信號和使用數(shù)據(jù)采集卡采集一次電壓電流信號，故使用了選

8、擇結(jié)構(gòu)來選擇是使用何種方式來產(chǎn)生需要進行功率測試的信號。圖12為該部分的前面板，“0，Default”為產(chǎn)生模擬信號，使用了信號產(chǎn)生部分作為子程序，而“1”為使用DAQ采集信號，使用了DAQ部分作為子程序。圖13為該部分的后面板。 圖12 選擇模塊前面板圖13 選擇模塊后面板（0方式與1方式） 4 結(jié)果及性能分析4.1 運行結(jié)果（1）模擬信號輸入 選擇方式 0時，通過虛擬的函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生信號直接讀入虛擬儀器。這樣就能得到非常精確的功率數(shù)據(jù)和圖形。圖14模擬信號輸入的功率波形及數(shù)據(jù)（2） 采集信號輸入 選擇方式1時，外接函數(shù)信號發(fā)生器將信號輸入到信號采集卡中，再從數(shù)據(jù)采集卡將信號讀入虛擬儀器

9、。由于是從外接入信號，所以有一定的誤差，函數(shù)信號就不是非常精確，所以最后的功率圖也是有誤差的。圖15采集信號輸入的功率波形及數(shù)據(jù)4.2性能分析當輸入信號為模擬信號時，將采樣點數(shù)，采樣頻率以及信號頻率的數(shù)值輸入，再將電流及電壓的幅值與初始相位輸入后運行程序，即可得出功率因數(shù)，相位差，有功功率及電流和電壓有效值。并可得到采樣電流、采樣電壓、瞬時功率的波形圖。當輸入信號為采集信號時，將采樣點數(shù)，采樣頻率以及信號頻率的數(shù)值輸入，再將電流及電壓的幅值與初始相位輸入后運行程序，即可得出功率因數(shù)，相位差，有功功率及電流和電壓有效值。并可得到采樣電流、采樣電壓、瞬時功率的波形圖。參考文獻1 王福明，于麗霞，劉吉，等.LabVIEW程序設計與虛擬儀器.西安：西安電子科技大學出版社，20092 秦豐, 狄瑞坤, 歐陽珍. 基于圖形化編程語言LabVIEW的虛擬儀器開發(fā). 機床與液壓2004. No.183 張愛平.LabVIEW入門與虛擬儀器.北京：電子工業(yè)出