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1、 成成 绩绩 评评 定定 表表学生姓名 Xxx班级学号Xxxx专 业通信工程课程设计题目基于 labview 功率测量器设计评语组长签字：成绩日期 2014 年 7 月 7 日课程设计任务书课程设计任务书学 院信息学院专 业通信工程学生姓名Xxx班级学号Xxx课程设计题目 基于 labview 的功率测量器设计实践教学要求与任务实践教学要求与任务: :1学习 LabVIEW 的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧；2掌握简单 LabVIEW 程序的编程实现；3掌握简单功率测试系统设计和分析方法；4采用 LabVIEW 语言，实现功率测量器的设计。（1）通过检索、查资料、调查研究、确定方案、画出组成
2、系统结构方框图；（2）采用 LabVIEW 实现功率测试器系统；（3）系统调试与改进，调整系统参数，分析系统运行结果；（4）写出设计总结报告。 工作计划与进度安排工作计划与进度安排: :19 周（上）:学习 LabVIEW 虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，掌握简单LabVIEW 程序的编程实现，掌握简单通信系统设计和分析方法。19 周(下):采用 LabVIEW 语言，实现功率测试器的设计，并对系统进行性能分析。指导教师：2014 年 6 月 27 专业负责人：2014 年 6 月 27 日学院教学副院长：2014 年 6 月 27 日日目目 录录1 目的及基本要求 .12 功率测试器原理
3、.12.1 功率测试器组成的五部分12.2 流程图23 功率测试器设计 .23.1 功率测试器总设计方案23.2 各功能模块详细设计44 结果及性能分析 114.1 运行结果114.2 性能分析12参考文献 121 1 目的及基本要求目的及基本要求熟悉 LabVIEW 开发环境，掌握基于 LabVIEW 的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，运用专业课程中的基本理论和实践知识，采用 LabVIEW 开发工具,实现功率测试器的设计。基本要求:要求产生同频率的仿真电压、电流信号，它们的幅值、初相位、周期都可任意调节。将电压，电流信号它们的幅值，初相位，周期信息送入计算机， 通过调节各参数，可正确测量
4、有效值、相位差和有功功率。并具有良好的可操作性和可维护性。 2 2 功率测试器原理功率测试器原理将采集到的电压和电流信号采样，再通过计算有效值、视在功率等计算出的有功功率值，并显示出波形。信号可以有两种方式获取，方式 0 是用虚拟的信号发生器产生标准的信号，方式 1 是通过采集板获取外界信号。采用方式 1 时，外界信号通过采集板传到电脑会有一定的失真或误差，这时候调整到方式 0 可以用同样幅值和频率的信号来与之对比。2.12.1 组成功率测试器的五部分组成功率测试器的五部分1.信号发生器2.数据采集器3.相位分析器4.能量测试器5.选择器2.22.2 流程图流程图 图 1 功率测试器总流程图3
5、 3 功率测试器的设计功率测试器的设计3.13.1 功率测试器设计总方案功率测试器设计总方案如图 1，总体方案是将采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。信号可以有两种方式获取，方式0 是用虚拟的信号发生器产生标准的信号，方式 1 是通过采集板获取外界信号。采用方式 1 时，外界信号通过采集板传到电脑会有一定的失真或误差，这时候调整到方式 0 可以用同样幅值和频率的信号来与之对比。总程序由几个子程序构成，分别是：相位分析部分、功率分析部分和选择部分。其中选择部分包括信号发生部分、数据采集（DAQ）部分。图 2 功率测试器总前面板图 3 功率测试器总
6、后面板3.23.2 各功能模块详细设计各功能模块详细设计（1 1）信号发生模块信号发生模块通过设定参数发生器产生一个正弦波，可以同时调节它的幅值，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，可使用 sine wave.vi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。前面板见图4。其后面板设计见图 5。图 4 信号发生模块前面板图 5 信号发生模块后面板（2 2）数据采集模块）数据采集模块这部分用来采集信号发生器产生的电压、电流信号。采集信号后在 上进行显示，显示出其信号波形以及瞬时值。图 6 数据采集模块前面板图 7 数据采集模块后面板（3 3）相位分析模块相位分析模
7、块DAQ 数据采集通道的数据输入, 使用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, 得到该信号的幅度谱和相位谱。通过对FFT Spectrum(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, 得到两同频率信号的相位差。图 8 相位分析模块前面板 图 9 相位分析模块后面板（4 4）能量测试机模块能量测试机模块这部分涉及较多的计算，如电压、电流的有效值，瞬时功率、有功功率等。我们知道电压和电流的有效值分别为：，这可以用 Cycle Average and Rm
8、s.vi 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，分别记为 U 和 I。根据在单相交流电中，视在功率 S=电压有效值 U*电流有效值 I，求出视在功率。而总功率=视在功率功率因数。前面板图见图 10，后面板见图 11。图 10 能量测试机模块前面板图 11 功率测试器模块后面板（5 5）选择模块选择模块据课题要求，需要分别产生一次模拟的电压和电流信号和使用数据采集卡采集一次电压电流信号，故使用了选择结构来选择是使用何种方式来产生需要进行功率测试的信号。图 12 为该部分的前面板， “0，Default”为产生模拟信号，使用了信号产生部分作为子程序，而“1”为使用 DAQ 采集信
9、号，使用了DAQ 部分作为子程序。图 13 为该部分的后面板。 图 12 选择模块前面板图 13 选择模块后面板（0 方式与 1 方式） 4 4 结果及性能分析结果及性能分析4.14.1 运行结果运行结果（1 1）模拟信号输入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。这样就能得到非常精确的功率数据和图形。图 14 模拟信号输入的功率波形及数据（2）采集信号输入采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采集卡中，再从数据采集卡将信号读入虚拟仪器。由于是从外接入信号，所以有一定的误差，函数信号就不是非常精确，所以最后的功率图也是有误差的。
10、图 15 采集信号输入的功率波形及数据4.24.2 性能分析性能分析当输入信号为模拟信号时，将采样点数，采样频率以及信号频率的数值输入，再将电流及电压的幅值与初始相位输入后运行程序，即可得出功率因数，相位差，有功功率及电流和电压有效值。并可得到采样电流、采样电压、瞬时功率的波形图。当输入信号为采集信号时，将采样点数，采样频率以及信号频率的数值输入，再将电流及电压的幅值与初始相位输入后运行程序，即可得出功率因数，相位差，有功功率及电流和电压有效值。并可得到采样电流、采样电压、瞬时功率的波形图。参考文献参考文献1 王福明，于丽霞，刘吉，等.LabVIEW 程序设计与虚拟仪器.西安：西安电子科技大学出版社，20092 秦 丰, 狄瑞坤, 欧阳珍. 基于图形化编程语言 LabVIEW 的虚拟仪器开发. 机床与液压2004. No.183 张爱平.LabVIEW 入门与虚拟仪器.北京：电子工业出版社，20044 张凯. LabVIEW 虚拟仪器工程设计与开发.北京：国防工业出版社，20045National Instrument. User Guide and Specifications/USB-6008/6009.6汪敏生，等. LabVIEW 基础教程.北京：电子工业出版社，2007
