[其他]多功能交流周期波便携式测试仪

说明书

本实用新型属电子测试仪器类。

目前，国内外不少拖动系统采用了电力半导体变流装置，但给供电部门带来了一定的“污染”，即造成了工频正弦电压和电流的畸变，进而导致了二大不良后果：（1）低功率因数，电压和电流的畸变而产生的新的无功畸变功率恶化了装置的功率因素。（2）通讯干扰，畸变的波形含有丰富的高次谐波，对电网周围的通讯设施会产生一定程度的干扰。至今在国内市场上能见到的仅有测量50HZ正弦波的功率因数测量仪，一旦被测信号发生畸变，结果误差就会很大。为了解决这个问题，曾有不少单位用磁带记录仪在现场将实际波形记录下来，再经大型计算机进行计算分析，最终得到精确的结果，然而，这个过程较复杂，耗时太长，且不能用来实时监视装置的功率流动情况，给实用带来不便。此外，若采用进口的通用快速富里叶变换（FFT）分析仪器，虽然解决了问题，价格却十分昂贵，体积也相当庞大。

本实用新型的目的是：克服体积大，功能少，价格昂贵之缺点，试制一种测试仪可专用来测量任何交流周期波的有效值、平均值、有效功率、JP电流、基波功率因数、畸变系数及总功率因数等。

实现本实用新型的基本思想是将被测信号进行快速富里叶变换（FFT），变换得到的频谱再经简单运算就可得到所要求的指标。其中我们应用了一顶新的技术：在FFT前级增加了复数波数字希尔伯特（Hilbert）变换器，从而较之不用该级的运算时间和单片机存贮空间提高和节省了58％。本实用新型主要由8位和内存容量为64K的单板机12位模数转换集成片、EPROM、打印机和共阴极显示器等组成。所有的电子元件安装在五块印刷电路板上，控制和设定的开关和键盘以及输入信号的插座均装在面板上，实时测量只要打开面板上的电源开关，选择好合适的量程，然后按所求指标的键盘按钮就可在共阴极显示器上显示结果，若再按动打印键就可进一步打印出来。该仪器的测量总精度可达国际一级仪表的水平，输入波形的电压允许最大幅值为600V，电流允许最大幅值为5A，最终得到的运算结果由6位共阴极显示器显示或通过与之相配合的微型打印机打出所求指标和相应的图表。该仪器的响应时间，即前后运算时间仅少于15秒。

本实用新型给电子部门的技术人员提供了用于现场验收、校核、评定和维修的精确测量工具，也为学校的示教和实验提供了价廉、功能齐全的测量设备。

图1、图2、图3所示的是本实用新型的电路图。

根据图1、图2、图3，被测信号X（t）经A／D采集后由弹片机进行运算判断，去触发一个电子开关，从而可选择一组合适的衰减电阻，达到自动量程转换的目的，由此形成了一个计算机智能化衰减被测信号的自动量程转换1。经过自动量程转换1的信号通过抗混叠滤波器2后，进行模拟信号到数字信号的A／D变换3，抗混叠滤波器2的输出端与A／D变换器3的输入端电气连接。由A／D变换3产生的数字信号经由希尔伯特变换器4得到复数信号y′（NT）和y″（NT），再经FFT频谱分析器4和简单运算器4在打印机5和共阴极显示器6上得到所要求的结果。