[发明专利]一种基于Labview的摩擦发电测量系统及其分析方法

说明书

本发明提供了一种基于Labview的摩擦发电测量系统及其分析方法，属于电子测量技术领域。该系统包括摩擦发电装置、数据采集卡和上位机，Labview分析部分包括人机界面程序模块、采集控制与测量模块和模块滤波模块、波形分析模块和数据后处理模块。摩擦发电测量系统的分析方法包括以下步骤：将数据采集卡分别与摩擦发电装置和上位机进行连接；连接完成后，通过上位机选择数据采集卡占用的端口以及摩擦发电装置在数据采集卡上占用的采集通道；通过电机驱动模块，控制摩擦发电机产生周期性摩擦现象；上位机接收数据采集卡采集的摩擦电信号数据。该测量系统能够对被测摩擦发电器件的电压、电流等电学信息进行实时地检测和处理分析。

技术领域

本发明属于电子测量技术领域，尤其涉及一种基于Labview的摩擦发电测量系统及其分析方法。

背景技术

自2012年，王中林所在的纳米能源所的团队制备的第一个摩擦发电机以来，摩擦电发电机由于具有超高输出、成本低廉、可持续性和清洁环保等一系列优点，已经成为能源领域的研究热点。这种摩擦发电机主要利用摩擦起电及静电感应原理将机械能转化为电能，利用这一特点，人们可以将环境中存在的机械能转化为电能，继而为可穿戴器件、自供能传感器、植入式医疗器件等多种器件进行供电。

在整个科学研究和生产实践的过程中，常常需要对相关电信号进行测量与数据分析处理。而目前，国内普遍采用是国外进口的测试系统，这种测量设备不仅价格昂贵，无论硬件还是模块上都没有办法根据自己的需求加以改进。例如：每次测量只能针对一种电学参数性能进行测量，无法同时监测器件的多种电学参数的性能。此外，由于环境、温度等噪声因素的影响，测量数据本身存在一定的误差。

发明内容

本发明提供了一套基于Labview的摩擦发电测试系统及测试方法。该测量系统采用基于Labview开发的图形界面，对被测摩擦发电器件的电压、电流等电学信息进行实时地检测和处理分析，构成一个成本低廉、操作简单、抑制噪声、测量准确度和性能稳定的个性化的自动测量系统，具有实时显示、自动进行数据处理、数据存储等功能。

本发明技术方案：

一种基于Labview的摩擦发电测量系统包括硬件和Labview分析模块两部分；

所述的硬件部分包括摩擦发电装置、数据采集卡和上位机；

所述的摩擦发电装置进一步包括摩擦发电模块、电机驱动模块和干扰屏蔽模块；摩擦发电模块，用于将机械能转化为电能，其摩擦发电机种类可包括：接触-分离式、水平滑动式、单电极式、独立摩擦式等多种工作模式的多种结构的摩擦发电机；电机驱动模块与摩擦发电模块相连，用于驱动摩擦发电模块工作，通过调节电机驱动模块，改变摩擦发电模块的速率；干扰屏蔽模块，用于全面封闭被测摩擦发电模块，保证信号不受外接干扰。

所述的数据采集卡，用于采集摩擦发电装置产生的电信号，主要由arduino uno、线性调压分压板和数据线三部分组成，线型分压调压板接收由摩擦发电模块产生的电信号，并且将电信号进行分压调整到所需的电压幅度，调制后的电信号由数据线接入arduinouno，通过arduino uno将所接收的电信号经由数据线送入上位机进行分析处理；

所述的上位机，用于对电信号数据进行分析以及显示电信号数据和分析结果。

所述的Labview分析模块部分包括人机界面程序模块、采集控制与测量模块、滤波模块、波形分析模块和数据后处理模块；

所述的人机界面程序模块用于显示电压波形图、电流波形图、模块整流模拟图、实时功率波形图、频率预览图、时间日期显示窗口、输入端口选择窗口、零点校正窗口、当前电压值窗口、电压、电流净差窗口，其为由数据采集卡采集的经后端处理过的电信号；

所述的采集控制与测量模块基于Labview来读取arduino uno上模拟信号采集口的信号，并还原经由分压板缩小的信号；