第八章騷擾信號(hào)測量

1、第八章第八章 騷擾信號(hào)的測量騷擾信號(hào)的測量 n第一節(jié)第一節(jié) 諧波測量諧波測量 n第二節(jié)第二節(jié) 穩(wěn)態(tài)波形的記錄穩(wěn)態(tài)波形的記錄 n第三節(jié)第三節(jié) 暫態(tài)波形的記錄暫態(tài)波形的記錄 n第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)測試系統(tǒng)自動(dòng)測試系統(tǒng) n第五節(jié)第五節(jié) 輻射騷擾場強(qiáng)的測量輻射騷擾場強(qiáng)的測量 第一節(jié)第一節(jié) 諧諧 波波 測測 量量 n諧波作為表征電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，諧波作為表征電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，有必要在電力系統(tǒng)日常運(yùn)行中加以監(jiān)測，有必要在電力系統(tǒng)日常運(yùn)行中加以監(jiān)測，以保證供電系統(tǒng)諧波含量和波形畸變率以保證供電系統(tǒng)諧波含量和波形畸變率符合國標(biāo)要求。符合國標(biāo)要求。一、國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)諧波的測量方法、國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)諧波的測量方法

2、、數(shù)據(jù)處理及測量儀器的規(guī)定：數(shù)據(jù)處理及測量儀器的規(guī)定： ( 1 ) ( 1 ) 工作周期中產(chǎn)生的諧波量大的時(shí)段內(nèi)諧波工作周期中產(chǎn)生的諧波量大的時(shí)段內(nèi)諧波電壓電壓( ( 或電流或電流 ) )測量應(yīng)選擇在電網(wǎng)正常供電測量應(yīng)選擇在電網(wǎng)正常供電時(shí)可能出現(xiàn)的最小運(yùn)行方式，當(dāng)測量點(diǎn)附近時(shí)可能出現(xiàn)的最小運(yùn)行方式，當(dāng)測量點(diǎn)附近安裝有電容器組時(shí)，應(yīng)在電容器組的各種運(yùn)安裝有電容器組時(shí)，應(yīng)在電容器組的各種運(yùn)行方式下進(jìn)行測量。行方式下進(jìn)行測量。 ( 2 ) ( 2 ) 測量的諧波次數(shù)一般為第測量的諧波次數(shù)一般為第2 2到第到第1919次，根次，根據(jù)諧波源的特點(diǎn)或測試分析結(jié)果，可以適當(dāng)據(jù)諧波源的特點(diǎn)或測試分析結(jié)果，可以

3、適當(dāng)變動(dòng)諧波次數(shù)測量的范圍。變動(dòng)諧波次數(shù)測量的范圍。 ( 3 ) ( 3 ) 對(duì)于負(fù)荷變化快的諧波源，測量的間隔時(shí)對(duì)于負(fù)荷變化快的諧波源，測量的間隔時(shí)間不大于間不大于2min，測量次數(shù)應(yīng)滿足數(shù)理統(tǒng)計(jì)的，測量次數(shù)應(yīng)滿足數(shù)理統(tǒng)計(jì)的要求，一般不少于要求，一般不少于30次。次。 n 對(duì)于負(fù)荷變化慢的諧波源對(duì)于負(fù)荷變化慢的諧波源( ( 例如：化工整流例如：化工整流器、直流輸電換流站等器、直流輸電換流站等 ) )，測量間隔和持續(xù)，測量間隔和持續(xù)時(shí)間不作規(guī)定。時(shí)間不作規(guī)定。 ( 4 ) ( 4 ) 諧波測量的數(shù)據(jù)應(yīng)取測量時(shí)段內(nèi)各相實(shí)測諧波測量的數(shù)據(jù)應(yīng)取測量時(shí)段內(nèi)各相實(shí)測值的值的95%95%概率值中最大的一相

4、值，作為判斷諧概率值中最大的一相值，作為判斷諧波是否超過允許值的依據(jù)。波是否超過允許值的依據(jù)。 n 但對(duì)負(fù)荷變化慢的諧波源，可選五個(gè)接近的但對(duì)負(fù)荷變化慢的諧波源，可選五個(gè)接近的實(shí)測值，取其算術(shù)平均值。實(shí)測值，取其算術(shù)平均值。( 5 ) 對(duì)諧波測量儀器對(duì)諧波測量儀器 的要求的要求 儀器的功能應(yīng)滿足本標(biāo)準(zhǔn)測量要求。儀器的功能應(yīng)滿足本標(biāo)準(zhǔn)測量要求。 為了區(qū)別暫態(tài)現(xiàn)象和諧波，對(duì)負(fù)荷變化為了區(qū)別暫態(tài)現(xiàn)象和諧波，對(duì)負(fù)荷變化快的諧波，每次測量結(jié)果可為快的諧波，每次測量結(jié)果可為3s內(nèi)所測內(nèi)所測值的平均值。推薦采用下式計(jì)算：值的平均值。推薦采用下式計(jì)算： 式中：式中：Unk 3s內(nèi)第內(nèi)第k次測得的次測得的n次諧

5、波的方次諧波的方根均值；根均值； m 3s內(nèi)取均勻間隔的測量次數(shù)，內(nèi)取均勻間隔的測量次數(shù)，m6。 mknknUmU12)(1 儀器準(zhǔn)確度儀器準(zhǔn)確度 n諧波測量儀的允許誤差見表諧波測量儀的允許誤差見表8-1。 儀器有一定的抗電磁騷擾能力，儀器有一定的抗電磁騷擾能力，便于現(xiàn)場使用。儀器應(yīng)保證其便于現(xiàn)場使用。儀器應(yīng)保證其電源在標(biāo)稱電壓電源在標(biāo)稱電壓15%，頻率，頻率在在49Hz51Hz范圍內(nèi)電壓總諧范圍內(nèi)電壓總諧波畸變率不超過波畸變率不超過8%條件下能正條件下能正常工作。常工作。 表表8-1 諧波測量儀的允許誤差諧波測量儀的允許誤差 等等 級(jí)級(jí) 被測量被測量 條條 件件 允許誤差允許誤差 A 電壓電

6、壓 Un1%UTUn1%UT 5%Un 0.05%UT 電流電流 In3%ITIn3%IT 5%In 0.15%IT B電流電流 In10%IT In10%IT 5%In 0.5%IT 注：注： UT為標(biāo)稱電壓，為標(biāo)稱電壓，Un為諧波電壓；為諧波電壓；IT為額定電流，為額定電流，In為諧波電流。為諧波電流。 A級(jí)儀器頻率測量范圍為級(jí)儀器頻率測量范圍為02500Hz，用于較精確的測量，儀器的相角測量誤差不大于用于較精確的測量，儀器的相角測量誤差不大于5或或1n； B級(jí)儀器用于一般測量。級(jí)儀器用于一般測量。 ( 6 ) 對(duì)不符合對(duì)不符合條規(guī)定的儀器，可用條規(guī)定的儀器，可用于負(fù)荷變化慢的諧波源的測量

7、。如于負(fù)荷變化慢的諧波源的測量。如用于負(fù)荷變化快的諧波源的測量，用于負(fù)荷變化快的諧波源的測量，測量條件和次數(shù)應(yīng)分別符合測量條件和次數(shù)應(yīng)分別符合( 1 )和和( 3 )條的規(guī)定。條的規(guī)定。 ( 7 ) 在測量的頻率范圍內(nèi)，儀用互感在測量的頻率范圍內(nèi)，儀用互感器、電容式分壓器等諧波傳感設(shè)備器、電容式分壓器等諧波傳感設(shè)備應(yīng)有應(yīng)有良好的頻率特性良好的頻率特性，其引入的幅，其引入的幅值誤差值誤差不應(yīng)大于不應(yīng)大于5%，相角誤差不大，相角誤差不大于于5。 n在沒有確切的頻率響應(yīng)誤差特性時(shí)，在沒有確切的頻率響應(yīng)誤差特性時(shí)，CT和低壓和低壓PT用于用于2500Hz及以下頻及以下頻率的諧波測量，率的諧波測量，61

8、10kV電磁式電磁式PT可用于可用于1000Hz及以下頻率測量；及以下頻率測量；CVT不能用于諧波測量。不能用于諧波測量。n在諧波電壓測量中，對(duì)諧波次數(shù)或在諧波電壓測量中，對(duì)諧波次數(shù)或測量精度有較高需要時(shí)，應(yīng)采用電測量精度有較高需要時(shí)，應(yīng)采用電阻分壓器阻分壓器( UT1kV )或電容分壓器或電容分壓器( UT1 kV )。二、諧波測量的發(fā)展歷程：二、諧波測量的發(fā)展歷程： n第一階段是從第一階段是從19世紀(jì)初世紀(jì)初20世紀(jì)世紀(jì)40年代，年代，諧波成分的分析主要依靠實(shí)測波形的傅諧波成分的分析主要依靠實(shí)測波形的傅里葉計(jì)算，即利用信號(hào)波形的錄波圖里葉計(jì)算，即利用信號(hào)波形的錄波圖,人人工手動(dòng)等間隔地量取

9、數(shù)值，然后采用手工手動(dòng)等間隔地量取數(shù)值，然后采用手算的方法進(jìn)行諧波分析計(jì)算。算的方法進(jìn)行諧波分析計(jì)算。n計(jì)算過程十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力，精度很低，分計(jì)算過程十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力，精度很低，分析諧波次數(shù)也不高。這一方法在我國一析諧波次數(shù)也不高。這一方法在我國一直沿用到直沿用到70年代。年代。 n第二階段是第二階段是50年代年代80年代，這一時(shí)期年代，這一時(shí)期相應(yīng)研制了一系列選頻式諧波測量儀器相應(yīng)研制了一系列選頻式諧波測量儀器儀表，儀表，n測量方式是利用失真度式的儀器測量諧測量方式是利用失真度式的儀器測量諧波總畸變率，外差選頻式逐項(xiàng)測試各次波總畸變率，外差選頻式逐項(xiàng)測試各次諧波分量，帶通濾波式逐次選取各次諧諧波分量

10、，帶通濾波式逐次選取各次諧波分量。波分量。n這類諧波分析儀器儀表雖然較早期的人這類諧波分析儀器儀表雖然較早期的人工分析方法有了很大的提高，但測試的工分析方法有了很大的提高，但測試的結(jié)果只能給出諧波的幅值，不能測出相結(jié)果只能給出諧波的幅值，不能測出相位，測試調(diào)節(jié)也較麻煩。位，測試調(diào)節(jié)也較麻煩。 n第三階段是第三階段是80年代至今，生產(chǎn)了一系列年代至今，生產(chǎn)了一系列基于快速傅里葉變換的諧波分析儀和頻基于快速傅里葉變換的諧波分析儀和頻譜分析儀。譜分析儀。n被測信號(hào)經(jīng)采樣被測信號(hào)經(jīng)采樣/保持、保持、A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)算轉(zhuǎn)換、計(jì)算機(jī)傅里葉計(jì)算輸出結(jié)果。機(jī)傅里葉計(jì)算輸出結(jié)果。n測試操作簡單方便，計(jì)算結(jié)果快速準(zhǔn)

11、確，測試操作簡單方便，計(jì)算結(jié)果快速準(zhǔn)確，可同時(shí)進(jìn)行多路信號(hào)的測量?？赏瑫r(shí)進(jìn)行多路信號(hào)的測量。n新一代多功能、數(shù)字化、自動(dòng)化和智能新一代多功能、數(shù)字化、自動(dòng)化和智能化的諧波測量分析儀已成為發(fā)展的主要化的諧波測量分析儀已成為發(fā)展的主要方向，與此相應(yīng)的諧波測量方法和諧波方向，與此相應(yīng)的諧波測量方法和諧波傳感裝置都得到了很大的發(fā)展。傳感裝置都得到了很大的發(fā)展。 三、諧波測量專用儀器三、諧波測量專用儀器 n電網(wǎng)諧波問題的分析研究和日常監(jiān)電網(wǎng)諧波問題的分析研究和日常監(jiān)督管理是建立在諧波測量基礎(chǔ)之上督管理是建立在諧波測量基礎(chǔ)之上的，而諧波測量數(shù)據(jù)的取得必須借的，而諧波測量數(shù)據(jù)的取得必須借助于有效的測量儀器。

12、助于有效的測量儀器。n目前國內(nèi)外已研制成功了各種可供目前國內(nèi)外已研制成功了各種可供諧波測量分析使用的分析儀和頻譜諧波測量分析使用的分析儀和頻譜儀。儀。 n從儀器性能和測試目的的不同大致從儀器性能和測試目的的不同大致可分為可分為三個(gè)類型三個(gè)類型： ( 1 ) 用于諧波日常監(jiān)測工作的監(jiān)測儀用于諧波日常監(jiān)測工作的監(jiān)測儀或報(bào)警儀，該類儀器測試功能簡單，或報(bào)警儀，該類儀器測試功能簡單，精度不高；精度不高； ( 2 ) 專門測試諧波用的高性能諧波分專門測試諧波用的高性能諧波分析儀和頻譜分析儀；析儀和頻譜分析儀； ( 3 ) 用于諧波和其他電能質(zhì)量綜合測用于諧波和其他電能質(zhì)量綜合測量的分析系統(tǒng)。量的分析系統(tǒng)

13、。 n一個(gè)非正弦波形可以用傅立葉級(jí)數(shù)一個(gè)非正弦波形可以用傅立葉級(jí)數(shù)分解成一系列不同頻率的諧波，這分解成一系列不同頻率的諧波，這些諧波的幅值構(gòu)成一個(gè)離散的頻譜。些諧波的幅值構(gòu)成一個(gè)離散的頻譜。諧波分析可采用兩種方法：諧波分析可采用兩種方法： 一種是通過波形分析求得；一種是通過波形分析求得； 另一種是直接測量出來。另一種是直接測量出來。n專門用來測量諧波分量的儀器稱為專門用來測量諧波分量的儀器稱為諧波分析儀諧波分析儀。 1、多節(jié)濾波器分析儀、多節(jié)濾波器分析儀 n它是由鄰接式帶通濾波器組所組成。它是由鄰接式帶通濾波器組所組成。n帶通濾波器的中心頻率被設(shè)計(jì)成與諧波帶通濾波器的中心頻率被設(shè)計(jì)成與諧波頻率

14、相等。當(dāng)周期信號(hào)作用于濾波器組頻率相等。當(dāng)周期信號(hào)作用于濾波器組時(shí)，各種頻率的諧波信號(hào)只能在通頻帶時(shí)，各種頻率的諧波信號(hào)只能在通頻帶與其相對(duì)應(yīng)的濾波器內(nèi)通過，而不能通與其相對(duì)應(yīng)的濾波器內(nèi)通過，而不能通過其它的濾波器。濾波器的輸出幅值被過其它的濾波器。濾波器的輸出幅值被檢波后記錄為時(shí)間的函數(shù)。檢波后記錄為時(shí)間的函數(shù)。n這種多節(jié)濾波器分析儀常被稱為這種多節(jié)濾波器分析儀常被稱為實(shí)時(shí)諧實(shí)時(shí)諧波分析儀波分析儀。n圖圖8-l為多節(jié)濾波器的功能方框圖。為多節(jié)濾波器的功能方框圖。 圖圖8-1 8-1 多節(jié)濾波器諧波分析儀的功能方框圖多節(jié)濾波器諧波分析儀的功能方框圖2、單節(jié)濾波器型諧波分析儀、單節(jié)濾波器型諧波分

15、析儀 n它只用一個(gè)窄帶濾波器工作見圖它只用一個(gè)窄帶濾波器工作見圖8-2。n其中的高頻振蕩器輸出一個(gè)頻率可其中的高頻振蕩器輸出一個(gè)頻率可調(diào)的正弦電壓信號(hào)，和被測信號(hào)一調(diào)的正弦電壓信號(hào)，和被測信號(hào)一起輸入至調(diào)制器，在調(diào)制器中混頻。起輸入至調(diào)制器，在調(diào)制器中混頻。利用外差原理，將信號(hào)的頻率移至利用外差原理，將信號(hào)的頻率移至固定的中心頻率上，然后通過窄帶固定的中心頻率上，然后通過窄帶通濾波器。通濾波器。n經(jīng)過檢波的信號(hào)按頻率函數(shù)記錄。經(jīng)過檢波的信號(hào)按頻率函數(shù)記錄。 n例如，窄帶濾波器的中心頻率為例如，窄帶濾波器的中心頻率為fn，被測信號(hào)中含有某次諧波的頻率為被測信號(hào)中含有某次諧波的頻率為fx ，為了測

16、出此諧波分量，可調(diào)節(jié)，為了測出此諧波分量，可調(diào)節(jié)變頻振蕩器的頻率為變頻振蕩器的頻率為f0,使使|fx-f0|=fn，則調(diào)制器輸出頻率恒為則調(diào)制器輸出頻率恒為fn，可通過，可通過窄帶濾波器獲得檢波信號(hào)。窄帶濾波器獲得檢波信號(hào)。n該儀器的特點(diǎn)是分辨率高。缺點(diǎn)是該儀器的特點(diǎn)是分辨率高。缺點(diǎn)是分析時(shí)間較長。通常配有若干不同分析時(shí)間較長。通常配有若干不同帶寬的濾波器，可按不同分辨率的帶寬的濾波器，可按不同分辨率的分析要求選用。分析要求選用。 圖圖8-2 8-2 外差跟隨濾波器型諧波分析儀功外差跟隨濾波器型諧波分析儀功能方框圖能方框圖n對(duì)于有隨負(fù)載而變的諧波。往往取對(duì)于有隨負(fù)載而變的諧波。往往取一段時(shí)間內(nèi)

17、相對(duì)穩(wěn)定的波形進(jìn)行分一段時(shí)間內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定的波形進(jìn)行分析。這樣就存在一個(gè)如何選取樣本析。這樣就存在一個(gè)如何選取樣本長度的問題。長度的問題。 n從理論上講，對(duì)簡單的周期性函數(shù)從理論上講，對(duì)簡單的周期性函數(shù)作諧波分析所需樣本長度僅為一個(gè)作諧波分析所需樣本長度僅為一個(gè)周期周期,而實(shí)際分析時(shí)，往往希望樣本而實(shí)際分析時(shí)，往往希望樣本記錄長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一個(gè)周期。記錄長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一個(gè)周期。 n分析短樣本記錄時(shí)，一般是將樣本分析短樣本記錄時(shí)，一般是將樣本記錄作為連續(xù)循環(huán)的記錄作為連續(xù)循環(huán)的個(gè)周期，稱個(gè)周期，稱為帶環(huán)，將信號(hào)通過磁帶機(jī)連續(xù)加為帶環(huán)，將信號(hào)通過磁帶機(jī)連續(xù)加到分析儀上。到分析儀上。n這樣做的結(jié)果，帶環(huán)將給

18、信號(hào)引進(jìn)這樣做的結(jié)果，帶環(huán)將給信號(hào)引進(jìn)一個(gè)虛假的固有周期，即帶環(huán)長度。一個(gè)虛假的固有周期，即帶環(huán)長度。除非帶環(huán)長度正好是信號(hào)周期的整除非帶環(huán)長度正好是信號(hào)周期的整數(shù)倍，否則帶環(huán)便將一個(gè)虛假的頻數(shù)倍，否則帶環(huán)便將一個(gè)虛假的頻率分量引入分析中，產(chǎn)生誤差率分量引入分析中，產(chǎn)生誤差。n可以證明可以證明 n式中式中 相對(duì)誤差；相對(duì)誤差； Tl 帶環(huán)長度；帶環(huán)長度； n 正整數(shù)；正整數(shù)；Ts 信號(hào)基波的周期。信號(hào)基波的周期。 n根據(jù)式根據(jù)式( 8-3 )，n隨隨Tl 的增大而增大，因的增大而增大，因此誤差將隨帶環(huán)長度的增加而減小，一此誤差將隨帶環(huán)長度的增加而減小，一般應(yīng)取般應(yīng)取Tl 10 Ts 。 %10

19、0sslTnTnT sslTTnT|%1001%100nTnTss3、單相數(shù)字諧波分析儀、單相數(shù)字諧波分析儀 n上述兩種諧波分析儀分別存在著上述兩種諧波分析儀分別存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜和分析時(shí)間長等缺點(diǎn)。結(jié)構(gòu)復(fù)雜和分析時(shí)間長等缺點(diǎn)。n相比之下：以波形的數(shù)值分析為相比之下：以波形的數(shù)值分析為基礎(chǔ)的新型諧波分析儀具有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的新型諧波分析儀具有結(jié)構(gòu)簡單、功能齊全、分析速度快等簡單、功能齊全、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。n圖圖8-3為單相數(shù)字諧波分析儀的原為單相數(shù)字諧波分析儀的原理框圖。理框圖。 圖圖8-3 8-3 單相數(shù)字諧波分析儀原理框圖單相數(shù)字諧波分析儀原理框圖n該分析儀以微處理器為中心控制電路，該分析儀

20、以微處理器為中心控制電路，設(shè)有電壓信號(hào)和電流信號(hào)兩個(gè)通道。設(shè)有電壓信號(hào)和電流信號(hào)兩個(gè)通道。n下面以電壓信號(hào)通道為例說明儀器的工下面以電壓信號(hào)通道為例說明儀器的工作原理。作原理。 n電壓信號(hào)經(jīng)衰減器、隔音放大器，跨過電壓信號(hào)經(jīng)衰減器、隔音放大器，跨過高通濾波器高通濾波器( HPF )進(jìn)入低通濾波器進(jìn)入低通濾波器( LPF )，然后經(jīng)采樣及模，然后經(jīng)采樣及模/數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)換( A/D )變?yōu)閿?shù)字量，再利用快速傅立葉變換將變?yōu)閿?shù)字量，再利用快速傅立葉變換將數(shù)字化的波形分解出各次諧波，最后打數(shù)字化的波形分解出各次諧波，最后打印出各次諧波的幅值和相角。印出各次諧波的幅值和相角。 n如高次諧波的含量過少，可

21、將開關(guān)如高次諧波的含量過少，可將開關(guān)Ku倒倒向向2，用高通濾波器分離出高次諧波，用高通濾波器分離出高次諧波，經(jīng)放大器將信號(hào)加強(qiáng)后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。經(jīng)放大器將信號(hào)加強(qiáng)后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 n諧波分析儀所顯示的結(jié)果，對(duì)各次諧波諧波分析儀所顯示的結(jié)果，對(duì)各次諧波來講，其準(zhǔn)確度有較大差別。來講，其準(zhǔn)確度有較大差別。n例如，基波幅值的誤差在例如，基波幅值的誤差在2%以內(nèi)；以內(nèi)；對(duì)諧波含量大于對(duì)諧波含量大于l%的第的第21次諧波，其誤次諧波，其誤差在差在10%以內(nèi)。對(duì)于相角的測量，當(dāng)諧以內(nèi)。對(duì)于相角的測量，當(dāng)諧波含量大于波含量大于1% 時(shí)，對(duì)第時(shí)，對(duì)第21次諧波的數(shù)次諧波的數(shù)據(jù)處理誤差據(jù)處理誤差|10。 四、諧波

22、阻抗的測量四、諧波阻抗的測量 n非線性用電設(shè)備接入電網(wǎng)引起的電壓波非線性用電設(shè)備接入電網(wǎng)引起的電壓波形畸變，不僅取決于非線性負(fù)荷產(chǎn)生的形畸變，不僅取決于非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流的大小，而且也取決于接入點(diǎn)諧波電流的大小，而且也取決于接入點(diǎn)供電網(wǎng)絡(luò)的諧波阻抗。供電網(wǎng)絡(luò)的諧波阻抗。 n在考慮新的諧波用戶接入電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)根在考慮新的諧波用戶接入電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)用戶提供的有關(guān)技術(shù)資料和電網(wǎng)阻抗據(jù)用戶提供的有關(guān)技術(shù)資料和電網(wǎng)阻抗參數(shù)進(jìn)行核算，初步確定其對(duì)電網(wǎng)的影參數(shù)進(jìn)行核算，初步確定其對(duì)電網(wǎng)的影響，以便采取預(yù)防和解決措施；響，以便采取預(yù)防和解決措施； n在設(shè)計(jì)并聯(lián)補(bǔ)償電容器在設(shè)計(jì)并聯(lián)補(bǔ)償電容器(或?yàn)V波器或?yàn)V波

23、器)時(shí)，時(shí)，需根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)核算是否會(huì)產(chǎn)生諧波放需根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)核算是否會(huì)產(chǎn)生諧波放大或諧振的可能性；大或諧振的可能性； n在電網(wǎng)擴(kuò)建和改建或電網(wǎng)運(yùn)行方式發(fā)生在電網(wǎng)擴(kuò)建和改建或電網(wǎng)運(yùn)行方式發(fā)生較大變化時(shí)，設(shè)計(jì)和運(yùn)行部門都應(yīng)考慮較大變化時(shí)，設(shè)計(jì)和運(yùn)行部門都應(yīng)考慮諧波問題，防止產(chǎn)生諧波放大或諧振。諧波問題，防止產(chǎn)生諧波放大或諧振。 n在處理這些問題時(shí)均需確定供電系統(tǒng)的在處理這些問題時(shí)均需確定供電系統(tǒng)的諧波阻抗，如根據(jù)供電系統(tǒng)短路容量或諧波阻抗，如根據(jù)供電系統(tǒng)短路容量或系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)近似計(jì)算的等值阻抗難以系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)近似計(jì)算的等值阻抗難以滿足要求時(shí)，就必須采用實(shí)際測量得到滿足要求時(shí)，就必須采用實(shí)際測量得到

24、的系統(tǒng)諧波阻抗。的系統(tǒng)諧波阻抗。 n實(shí)用的諧波阻抗測量方法一實(shí)用的諧波阻抗測量方法一諧波電流注諧波電流注入法入法。 n采用注入特定諧波電流信號(hào)來測量中低采用注入特定諧波電流信號(hào)來測量中低壓電網(wǎng)諧波阻抗是比較成功的方法壓電網(wǎng)諧波阻抗是比較成功的方法 n注入電流法的基本思路是，人為地向電注入電流法的基本思路是，人為地向電力系統(tǒng)注入一個(gè)不同頻率的電流，然后力系統(tǒng)注入一個(gè)不同頻率的電流，然后測量電流和相應(yīng)的電壓值，從而計(jì)算出測量電流和相應(yīng)的電壓值，從而計(jì)算出阻抗值。阻抗值。n由于諧波阻抗是線性阻抗，可根據(jù)試驗(yàn)由于諧波阻抗是線性阻抗，可根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果用插值法求得所需頻率的諧波阻抗。結(jié)果用插值法求得所需頻率

25、的諧波阻抗。 n在圖在圖8-4所示的供電所示的供電系統(tǒng)中，從系統(tǒng)中，從A點(diǎn)看進(jìn)點(diǎn)看進(jìn)去的等值阻抗為去的等值阻抗為Zn，當(dāng)從當(dāng)從A點(diǎn)向系統(tǒng)注入點(diǎn)向系統(tǒng)注入一諧波電流一諧波電流In時(shí)，在時(shí)，在A點(diǎn)將產(chǎn)生一諧波電點(diǎn)將產(chǎn)生一諧波電壓壓Un 。n如果電網(wǎng)中此外并如果電網(wǎng)中此外并無頻率和無頻率和In相同的其相同的其他諧波源信號(hào)或該他諧波源信號(hào)或該諧波頻率的信號(hào)很諧波頻率的信號(hào)很小而可忽略。小而可忽略。 圖圖8-4 8-4 簡化供電系統(tǒng)簡化供電系統(tǒng)Annnn則有如下關(guān)系式則有如下關(guān)系式 ： Un=InZn n因此，只要測量出注入的諧波電流因此，只要測量出注入的諧波電流In和由其產(chǎn)生的諧波電壓和由其產(chǎn)生的諧波

26、電壓Un，就可，就可以求出從以求出從A點(diǎn)看進(jìn)去的等值阻抗點(diǎn)看進(jìn)去的等值阻抗Zn為為 ： Zn=Un/In n測量中為了避免原有諧波信號(hào)的騷擾，測量中為了避免原有諧波信號(hào)的騷擾，注入的諧波電流信號(hào)一般采用系統(tǒng)中兩注入的諧波電流信號(hào)一般采用系統(tǒng)中兩個(gè)個(gè)相鄰諧波頻率間的中間頻率相鄰諧波頻率間的中間頻率，這樣只，這樣只需注入較小的諧波信號(hào)，就可獲得較高需注入較小的諧波信號(hào)，就可獲得較高的信噪比。的信噪比。n利用諧波信號(hào)發(fā)生器向系統(tǒng)注入頻率為利用諧波信號(hào)發(fā)生器向系統(tǒng)注入頻率為25、75、125、175Hz，的信號(hào)的信號(hào)，測出，測出這些頻率下系統(tǒng)的諧波阻抗，然后通過這些頻率下系統(tǒng)的諧波阻抗，然后通過插值法

27、再插值法再求得頻率為求得頻率為基波整數(shù)倍頻基波整數(shù)倍頻的諧的諧波阻抗。波阻抗。 第二節(jié)第二節(jié) 穩(wěn)態(tài)波形的記錄穩(wěn)態(tài)波形的記錄 n無論對(duì)于哪一種騷擾信號(hào)的測量，無論對(duì)于哪一種騷擾信號(hào)的測量，只有騷擾信號(hào)的波形，才能最全只有騷擾信號(hào)的波形，才能最全面最直觀地表征騷擾的性質(zhì)和特面最直觀地表征騷擾的性質(zhì)和特征，因此人們一直把波形的記錄征，因此人們一直把波形的記錄作為基本的測量手段。作為基本的測量手段。 n波形記錄最常用的儀器是示波器。常用波形記錄最常用的儀器是示波器。常用的示波器有兩種類型：一種是陰極射線的示波器有兩種類型：一種是陰極射線示波器；另一種是光線示波器。示波器；另一種是光線示波器。n以上兩種

28、示波器記錄下來的波形只是一以上兩種示波器記錄下來的波形只是一條曲線，是模擬量，不能直接用于波形條曲線，是模擬量，不能直接用于波形的分析和處理。的分析和處理。n隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，出現(xiàn)了一些新型的隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，出現(xiàn)了一些新型的穩(wěn)態(tài)波形記錄儀器，如穩(wěn)態(tài)波形記錄儀器，如磁帶記錄儀和數(shù)磁帶記錄儀和數(shù)字波形記錄儀等。字波形記錄儀等。一、磁帶記錄儀一、磁帶記錄儀 ( 一一 ) 磁帶記錄儀的工作原理磁帶記錄儀的工作原理 n磁帶記錄儀是利用磁帶中鐵磁微磁帶記錄儀是利用磁帶中鐵磁微粒介質(zhì)的剩余磁化現(xiàn)象來進(jìn)行記粒介質(zhì)的剩余磁化現(xiàn)象來進(jìn)行記錄的儀器。錄的儀器。n磁性記錄是隱式記錄，需要通過磁性記錄是隱式記錄，需要

29、通過其它顯示、記錄儀器才能觀察記其它顯示、記錄儀器才能觀察記錄下來的波形。錄下來的波形。 n它的優(yōu)點(diǎn)是能多次反復(fù)重放，以電信號(hào)的形式它的優(yōu)點(diǎn)是能多次反復(fù)重放，以電信號(hào)的形式復(fù)現(xiàn)。復(fù)現(xiàn)。 ( 1 ) 重放的速度可以和記錄的速度不同，從而很重放的速度可以和記錄的速度不同，從而很容易將波形壓縮或擴(kuò)展。容易將波形壓縮或擴(kuò)展。 ( 2 ) 便于波形的復(fù)制，也可將所錄制的波形抹除便于波形的復(fù)制，也可將所錄制的波形抹除以便錄制新的波形。以便錄制新的波形。 ( 3 ) 磁帶記錄儀的存儲(chǔ)信息密度大，易于多線記磁帶記錄儀的存儲(chǔ)信息密度大，易于多線記錄。錄。 ( 4 ) 記錄的信號(hào)頻帶寬，穩(wěn)定性能好，抗騷擾能記錄的

30、信號(hào)頻帶寬，穩(wěn)定性能好，抗騷擾能力強(qiáng)。力強(qiáng)。 ( 5 ) 結(jié)構(gòu)簡單、攜帶方便。廣泛用于現(xiàn)場測量。結(jié)構(gòu)簡單、攜帶方便。廣泛用于現(xiàn)場測量。 n磁帶記錄儀的基本結(jié)構(gòu)由磁帶記錄儀的基本結(jié)構(gòu)由3個(gè)主要部分個(gè)主要部分組成，見圖組成，見圖8-6。圖。圖8-7為記錄磁頭的工為記錄磁頭的工作原理。作原理。 n磁頭實(shí)質(zhì)上是一個(gè)環(huán)形鐵芯，鐵芯上用磁頭實(shí)質(zhì)上是一個(gè)環(huán)形鐵芯，鐵芯上用漆包線繞有線圈。漆包線繞有線圈。n鐵芯做成開口的，在與磁帶接觸處留有鐵芯做成開口的，在與磁帶接觸處留有一條很窄的縫隙，一般為幾個(gè)微米，稱一條很窄的縫隙，一般為幾個(gè)微米，稱為工作間隙。為工作間隙。n記錄磁頭是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成磁信號(hào)的部記錄磁頭是

31、將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成磁信號(hào)的部件。件。圖圖8-6 8-6 磁帶記錄儀的基磁帶記錄儀的基本結(jié)構(gòu)本結(jié)構(gòu)圖圖8-7 8-7 記錄磁頭的工作原記錄磁頭的工作原理示意圖理示意圖n輸入電流輸入電流 i 流經(jīng)線圈時(shí)產(chǎn)生磁通流經(jīng)線圈時(shí)產(chǎn)生磁通。當(dāng)形成的磁力線通過工作間隙時(shí)，由當(dāng)形成的磁力線通過工作間隙時(shí)，由于工作間隙為非磁性介質(zhì)，磁阻很大，于工作間隙為非磁性介質(zhì)，磁阻很大，磁力線將繞過工作間隙被磁阻很低的磁力線將繞過工作間隙被磁阻很低的磁帶磁性層所旁路。磁帶上的磁性介磁帶磁性層所旁路。磁帶上的磁性介質(zhì)被磁化；形成一個(gè)個(gè)小磁化區(qū)。質(zhì)被磁化；形成一個(gè)個(gè)小磁化區(qū)。n當(dāng)磁帶離開工作間隙后，由于剩磁的當(dāng)磁帶離開工作間隙后，由

32、于剩磁的緣故，磁化現(xiàn)象被保留下來，所以記緣故，磁化現(xiàn)象被保留下來，所以記錄是在工作間隙的后沿完成的。錄是在工作間隙的后沿完成的。 n設(shè)輸入電流設(shè)輸入電流 ，由于磁頭，由于磁頭和磁帶的磁滯損失、磁環(huán)的渦流損和磁帶的磁滯損失、磁環(huán)的渦流損失以及消磁作用等因素的影響，磁失以及消磁作用等因素的影響，磁帶的實(shí)際磁化程度與剩余磁通帶的實(shí)際磁化程度與剩余磁通r有有關(guān)，即關(guān)，即 ： 式中式中 K 磁通損失系數(shù)。磁通損失系數(shù)。 tIimsintIKmrsinn重放磁頭是將磁信號(hào)還原成電信號(hào)重放磁頭是將磁信號(hào)還原成電信號(hào)的部件。的部件。n當(dāng)已經(jīng)被磁化的磁帶通過重放磁頭當(dāng)已經(jīng)被磁化的磁帶通過重放磁頭時(shí)，重放磁頭的工

33、作間隙將與磁帶時(shí)，重放磁頭的工作間隙將與磁帶橋接，磁帶上的剩余磁通通過鐵芯橋接，磁帶上的剩余磁通通過鐵芯形成環(huán)路，從而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)形成環(huán)路，從而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢電勢e, 根據(jù)電磁感應(yīng)定律可得根據(jù)電磁感應(yīng)定律可得 ：)2(sintIKNtddNemrn重放磁頭的輸出信號(hào)是記錄磁頭輸入電流重放磁頭的輸出信號(hào)是記錄磁頭輸入電流的函數(shù)。通常重放磁頭線圈的匝數(shù)較記錄的函數(shù)。通常重放磁頭線圈的匝數(shù)較記錄磁頭的線圈匝數(shù)多，并使兩線圈的阻抗與磁頭的線圈匝數(shù)多，并使兩線圈的阻抗與兩個(gè)相應(yīng)放大器的阻抗相匹配。兩個(gè)相應(yīng)放大器的阻抗相匹配。 n磁帶記錄儀還設(shè)有消磁磁頭。磁帶記錄儀還設(shè)有消磁磁頭。n消磁磁頭的工

34、作原理是向消磁磁頭線圈輸消磁磁頭的工作原理是向消磁磁頭線圈輸入高頻大電流。去磁過程如圖入高頻大電流。去磁過程如圖8-8所示，沿所示，沿SACDEFG逐漸變小的磁滯回線進(jìn)行。逐漸變小的磁滯回線進(jìn)行。最后使磁帶中的磁疇處于無規(guī)則的狀態(tài)，最后使磁帶中的磁疇處于無規(guī)則的狀態(tài)，達(dá)到消磁的效果。達(dá)到消磁的效果。 n磁帶記錄儀能同時(shí)進(jìn)行磁帶記錄儀能同時(shí)進(jìn)行多通道記錄。為解決一多通道記錄。為解決一定的磁道寬度容納多通定的磁道寬度容納多通道的矛盾，磁頭可交錯(cuò)道的矛盾，磁頭可交錯(cuò)布置。布置。n磁頭組間必須采取電和磁頭組間必須采取電和磁的屏蔽。多磁道磁頭磁的屏蔽。多磁道磁頭的機(jī)械位置必須精確，的機(jī)械位置必須精確，以

35、保證磁道間和記錄器以保證磁道間和記錄器之間的響應(yīng)一致，滿足之間的響應(yīng)一致，滿足通用性。通用性。 圖圖8-8 8-8 消磁過程消磁過程( 二二 ) 磁帶記錄儀的工作方式磁帶記錄儀的工作方式 n磁帶記錄儀常用的工作方式是調(diào)頻磁帶記錄儀常用的工作方式是調(diào)頻記錄式記錄式(FM方式方式)。n其原理圖見圖其原理圖見圖8-9( a )， 即選一個(gè)即選一個(gè)特定的頻率作為載波的中心頻率，特定的頻率作為載波的中心頻率，當(dāng)輸入一個(gè)交變信號(hào)時(shí)，載波頻率當(dāng)輸入一個(gè)交變信號(hào)時(shí)，載波頻率隨信號(hào)的變化而增減，形成頻率調(diào)隨信號(hào)的變化而增減，形成頻率調(diào)制的信號(hào)，見圖制的信號(hào)，見圖8-9(b)。載波頻率。載波頻率的最大偏移達(dá)到中心

36、頻率的的最大偏移達(dá)到中心頻率的40%。 圖圖 8-9 8-9 頻率調(diào)制方式頻率調(diào)制方式( a )( a )原理圖；原理圖； ( b ) ( b ) 信號(hào)波形信號(hào)波形n當(dāng)實(shí)現(xiàn)多路頻率調(diào)制方式時(shí)，多路信號(hào)當(dāng)實(shí)現(xiàn)多路頻率調(diào)制方式時(shí)，多路信號(hào)經(jīng)過頻率調(diào)制后，由混頻器進(jìn)行線性混經(jīng)過頻率調(diào)制后，由混頻器進(jìn)行線性混合，然后將復(fù)合信號(hào)用直接記錄方式記合，然后將復(fù)合信號(hào)用直接記錄方式記錄在磁帶的一個(gè)磁道上。錄在磁帶的一個(gè)磁道上。n重放時(shí)，重放磁頭輸出的信號(hào)經(jīng)重放放重放時(shí)，重放磁頭輸出的信號(hào)經(jīng)重放放大器放大，然后用通帶濾波器把各路信大器放大，然后用通帶濾波器把各路信號(hào)從混頻信號(hào)中分開，經(jīng)號(hào)從混頻信號(hào)中分開，經(jīng)FM

37、解調(diào)器和解調(diào)器和低通濾波器后輸出。低通濾波器后輸出。n用這種方式可以記錄用這種方式可以記錄18個(gè)通道的信號(hào)，個(gè)通道的信號(hào)，中心頻率從中心頻率從400Hz70kHz;最大頻率偏最大頻率偏差為中心頻率的差為中心頻率的7.5% 。 二、多通道記錄分析儀簡介二、多通道記錄分析儀簡介 n隨著技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，需要同時(shí)隨著技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，需要同時(shí)測量采集的信號(hào)也不斷增加，傳統(tǒng)測量采集的信號(hào)也不斷增加，傳統(tǒng)的磁帶機(jī)等記錄設(shè)備越來越不能滿的磁帶機(jī)等記錄設(shè)備越來越不能滿足要求。足要求。n采用采用“奔騰奔騰”計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)和DSP技術(shù)設(shè)技術(shù)設(shè)計(jì)的多通道記錄分析儀計(jì)的多通道記錄分析儀( 以以O(shè)dyssey為例為例

38、 )可以滿足同時(shí)測量可以滿足同時(shí)測量采集的多路信號(hào)的需要。采集的多路信號(hào)的需要。 ( 一一 ) 多通道記錄分析儀多通道記錄分析儀Odyssey的功能與特點(diǎn)的功能與特點(diǎn) ( 1 ) 可以真正替代磁帶機(jī)和紙記錄儀可以真正替代磁帶機(jī)和紙記錄儀 n它集采集、顯示、存貯記錄、計(jì)算機(jī)分它集采集、顯示、存貯記錄、計(jì)算機(jī)分析、報(bào)告生成為一體，不僅具有析、報(bào)告生成為一體，不僅具有“奔騰奔騰”計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，也可實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，也可實(shí)時(shí)高清晰彩色滾動(dòng)顯示采集的波形。高清晰彩色滾動(dòng)顯示采集的波形。 n該儀器最多同時(shí)記錄該儀器最多同時(shí)記錄32個(gè)模擬通道和個(gè)模擬通道和32個(gè)數(shù)字通道。個(gè)數(shù)字通道。

39、 n每塊采集板都有每塊采集板都有1G硬盤，記錄量相硬盤，記錄量相當(dāng)于一般紙記錄儀當(dāng)于一般紙記錄儀15英里長的記錄英里長的記錄紙帶。紙帶。 n標(biāo)準(zhǔn)的并口和標(biāo)準(zhǔn)的并口和SCSI接口，可進(jìn)一步接口，可進(jìn)一步連接各種外部存儲(chǔ)設(shè)備象大容量可連接各種外部存儲(chǔ)設(shè)備象大容量可擦寫光盤，外掛式大容量硬盤，磁擦寫光盤，外掛式大容量硬盤，磁帶機(jī)，甚至通過網(wǎng)卡連到網(wǎng)終上，帶機(jī)，甚至通過網(wǎng)卡連到網(wǎng)終上，共享網(wǎng)終服務(wù)器大容量存儲(chǔ)設(shè)備，共享網(wǎng)終服務(wù)器大容量存儲(chǔ)設(shè)備，從而大大延長記錄時(shí)間。從而大大延長記錄時(shí)間。 ( 2 ) 有多種數(shù)據(jù)采集板供用戶自由組合有多種數(shù)據(jù)采集板供用戶自由組合 n既可選通用電壓放大采集板，也可選既可選

40、通用電壓放大采集板，也可選專用的插板直接連接應(yīng)變片、熱電偶專用的插板直接連接應(yīng)變片、熱電偶等。等。 n數(shù)據(jù)采集板的每一通道都有放大器和數(shù)據(jù)采集板的每一通道都有放大器和獨(dú)立的獨(dú)立的16位位A/D轉(zhuǎn)換器，因而沒有通轉(zhuǎn)換器，因而沒有通道間互攏，道間互攏，n多達(dá)多達(dá)32個(gè)通道都能在個(gè)通道都能在100KS/s采樣速采樣速率下進(jìn)行同時(shí)采集。率下進(jìn)行同時(shí)采集。 n每個(gè)通道的每個(gè)通道的DSP可實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)先定可實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)先定義感興趣的信號(hào)，一旦這些信號(hào)不義感興趣的信號(hào)，一旦這些信號(hào)不到預(yù)期值或滿足其它失效條件，就到預(yù)期值或滿足其它失效條件，就會(huì)顯示出來以便觀察分析。會(huì)顯示出來以便觀察分析。 n采集板內(nèi)的數(shù)據(jù)濾波

41、和平均技術(shù)可采集板內(nèi)的數(shù)據(jù)濾波和平均技術(shù)可有效抑制從傳感器混入的噪聲信號(hào)。有效抑制從傳感器混入的噪聲信號(hào)。 n雙時(shí)基技術(shù)可根據(jù)信號(hào)自身頻帶寬度自雙時(shí)基技術(shù)可根據(jù)信號(hào)自身頻帶寬度自動(dòng)調(diào)整采樣速度。這不僅可節(jié)約大量的動(dòng)調(diào)整采樣速度。這不僅可節(jié)約大量的內(nèi)存同時(shí)也不會(huì)錯(cuò)過任何事件或數(shù)據(jù)。內(nèi)存同時(shí)也不會(huì)錯(cuò)過任何事件或數(shù)據(jù)。 n可用手動(dòng)觸發(fā)隨時(shí)把流動(dòng)的畫面靜止下可用手動(dòng)觸發(fā)隨時(shí)把流動(dòng)的畫面靜止下來，采用放大等功能對(duì)波形進(jìn)行觀察，來，采用放大等功能對(duì)波形進(jìn)行觀察，或做標(biāo)記以便事后查尋或者馬上做計(jì)算或做標(biāo)記以便事后查尋或者馬上做計(jì)算處理，與此同時(shí)，多通道采集記錄仍在處理，與此同時(shí)，多通道采集記錄仍在進(jìn)行不受任

42、何影響。進(jìn)行不受任何影響。 ( 3 ) 回放非常方便回放非常方便 n既可按采集時(shí)的正常速度回放，也可調(diào)既可按采集時(shí)的正常速度回放，也可調(diào)整象錄像機(jī)穿梭變換器的旋轉(zhuǎn)圓盤進(jìn)行整象錄像機(jī)穿梭變換器的旋轉(zhuǎn)圓盤進(jìn)行加速回放快速找到感興趣的地方。加速回放快速找到感興趣的地方。 n可在屏幕上開兩個(gè)窗口，方便的進(jìn)行數(shù)可在屏幕上開兩個(gè)窗口，方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)的比較或疊加。據(jù)的比較或疊加。 n提供多種靈活多樣的查找功能，在記錄提供多種靈活多樣的查找功能，在記錄過程中對(duì)重要事件自動(dòng)做標(biāo)記，按一鍵過程中對(duì)重要事件自動(dòng)做標(biāo)記，按一鍵就可找到要找的波形。就可找到要找的波形。 ( 4 ) 波形分析功能強(qiáng)波形分析功能強(qiáng)n通過通過

43、Proview分析軟件，可對(duì)采集到分析軟件，可對(duì)采集到的波形各種運(yùn)算分析，而絲毫不會(huì)的波形各種運(yùn)算分析，而絲毫不會(huì)影響正在進(jìn)行的采集。影響正在進(jìn)行的采集。 n可把文件存為象可把文件存為象FAMOS、DADISP或其它的格式，這樣就可用這些軟或其它的格式，這樣就可用這些軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 ( 5 ) 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)ISA擴(kuò)展槽可增加外設(shè)，用擴(kuò)展槽可增加外設(shè)，用于擴(kuò)充通道、控制其它的儀器或設(shè)于擴(kuò)充通道、控制其它的儀器或設(shè)備備 n給用戶留出兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)給用戶留出兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)ISA擴(kuò)展槽，擴(kuò)展槽，用戶可根據(jù)需要配置網(wǎng)卡，可以多用戶可根據(jù)需要配置網(wǎng)卡，可以多臺(tái)儀器在不同地點(diǎn)并行采集，突破臺(tái)儀器在不

44、同地點(diǎn)并行采集，突破每臺(tái)儀器每臺(tái)儀器32個(gè)通道的限制，無限擴(kuò)個(gè)通道的限制，無限擴(kuò)充通道，還可加裝充通道，還可加裝GPIB接口，用于接口，用于控制其它的儀器或設(shè)備。控制其它的儀器或設(shè)備。 ( 6 ) 操作簡單操作簡單 n不僅控制、分析功能強(qiáng)勁，而且操作簡單。不僅控制、分析功能強(qiáng)勁，而且操作簡單。n其控制分析軟件運(yùn)行在其控制分析軟件運(yùn)行在Windows 95的環(huán)的環(huán)境下，可用任何境下，可用任何Windows支持的打印機(jī)輸支持的打印機(jī)輸出結(jié)果。出結(jié)果。n可定義多種試驗(yàn)報(bào)告的格式，報(bào)告可將文可定義多種試驗(yàn)報(bào)告的格式，報(bào)告可將文字說明、記錄波形、數(shù)字表格、技術(shù)圖紙，字說明、記錄波形、數(shù)字表格、技術(shù)圖紙，

45、以及公司圖標(biāo)等靈活方便地組合在一起，以及公司圖標(biāo)等靈活方便地組合在一起，只需觸一下鍵就可以得到想要的結(jié)果。只需觸一下鍵就可以得到想要的結(jié)果。 圖圖 8- -10 多通道記錄分析儀多通道記錄分析儀Odyssey的原理框圖的原理框圖第三節(jié)第三節(jié) 暫態(tài)波形的記錄暫態(tài)波形的記錄 n隨著數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展，人們隨著數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展，人們愈來愈廣泛地使用數(shù)字式的波形記愈來愈廣泛地使用數(shù)字式的波形記錄儀測量和記錄暫態(tài)波形。錄儀測量和記錄暫態(tài)波形。n現(xiàn)在常用的數(shù)字式波形記錄儀主要現(xiàn)在常用的數(shù)字式波形記錄儀主要有兩種類型：一種是暫態(tài)波形記錄有兩種類型：一種是暫態(tài)波形記錄儀；另一種是數(shù)字存儲(chǔ)示波器。儀；另一

46、種是數(shù)字存儲(chǔ)示波器。 一、暫態(tài)波形記錄儀一、暫態(tài)波形記錄儀 n暫態(tài)波形記錄儀實(shí)質(zhì)上是一種數(shù)字暫態(tài)波形記錄儀實(shí)質(zhì)上是一種數(shù)字采集器，利用采集器，利用A/D變換將暫態(tài)信號(hào)變換將暫態(tài)信號(hào)的信息記入存儲(chǔ)器中。的信息記入存儲(chǔ)器中。n輸出時(shí)，以適當(dāng)?shù)乃俣茸x出數(shù)據(jù)并輸出時(shí)，以適當(dāng)?shù)乃俣茸x出數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。進(jìn)行處理。 n這類儀器一般不帶顯示器，可外接這類儀器一般不帶顯示器，可外接顯示器或者和計(jì)算機(jī)相連。顯示器或者和計(jì)算機(jī)相連。 n它的優(yōu)點(diǎn)是存儲(chǔ)量大，采樣速率高，而它的優(yōu)點(diǎn)是存儲(chǔ)量大，采樣速率高，而且通道多。且通道多。n與計(jì)算機(jī)相連組成的波形分析系統(tǒng)可擴(kuò)與計(jì)算機(jī)相連組成的波形分析系統(tǒng)可擴(kuò)大其功能，不但能測量暫態(tài)

47、波形的基本大其功能，不但能測量暫態(tài)波形的基本參數(shù)，并能進(jìn)行多種運(yùn)算，如計(jì)算平均參數(shù)，并能進(jìn)行多種運(yùn)算，如計(jì)算平均值、均方根值、相關(guān)積、功率譜等以及值、均方根值、相關(guān)積、功率譜等以及快速傅立葉變換?？焖俑盗⑷~變換。 n這種儀器的缺點(diǎn)在于體積大、價(jià)格昂貴這種儀器的缺點(diǎn)在于體積大、價(jià)格昂貴不適合現(xiàn)場測量。不適合現(xiàn)場測量。 nNicolet Multipro暫態(tài)信號(hào)分析儀簡介：暫態(tài)信號(hào)分析儀簡介： nNicolet Multipro暫態(tài)信號(hào)分析儀是一種數(shù)暫態(tài)信號(hào)分析儀是一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它可以提供高精度波形采集據(jù)采集系統(tǒng)，它可以提供高精度波形采集和分析能力。和分析能力。 n分析儀的信號(hào)采集系統(tǒng)是由不同

48、的數(shù)據(jù)采分析儀的信號(hào)采集系統(tǒng)是由不同的數(shù)據(jù)采集板組成。集板組成。n每一采集板都有自己獨(dú)立的觸發(fā)電路和時(shí)每一采集板都有自己獨(dú)立的觸發(fā)電路和時(shí)基系統(tǒng)，每一個(gè)輸入通道都有獨(dú)立的模數(shù)基系統(tǒng)，每一個(gè)輸入通道都有獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、可編程控制器和自己的擴(kuò)展內(nèi)存。轉(zhuǎn)換器、可編程控制器和自己的擴(kuò)展內(nèi)存。n它的采樣速率相當(dāng)高，不同的數(shù)據(jù)采集板它的采樣速率相當(dāng)高，不同的數(shù)據(jù)采集板通過不同的放大器可檢測到毫伏級(jí)的信號(hào)。通過不同的放大器可檢測到毫伏級(jí)的信號(hào)。 n該儀器有如下優(yōu)點(diǎn)：該儀器有如下優(yōu)點(diǎn)： ( 1 ) 高分辨率和高速數(shù)據(jù)采集板高分辨率和高速數(shù)據(jù)采集板 nMultipro提供不同分辨率和不同速度的提供不同分辨率和

49、不同速度的數(shù)據(jù)采集通道以便使用。數(shù)據(jù)采集通道以便使用。 nMultipro的每塊獨(dú)立的采集板有自己單的每塊獨(dú)立的采集板有自己單獨(dú)的觸發(fā)電路和時(shí)基電路，每一輸入通獨(dú)的觸發(fā)電路和時(shí)基電路，每一輸入通道也有自身的道也有自身的A/D轉(zhuǎn)換器和可編程輸入轉(zhuǎn)換器和可編程輸入電壓范圍以及存貯器，能夠在不縮短記電壓范圍以及存貯器，能夠在不縮短記錄長度的同時(shí)，用最快的速度采樣處理。錄長度的同時(shí)，用最快的速度采樣處理。 ( 2 ) 獨(dú)立的輸入端子獨(dú)立的輸入端子 nMultipro 120、140和和150數(shù)字化卡有數(shù)字化卡有12位數(shù)據(jù)采集器，系統(tǒng)通過不同的放大器位數(shù)據(jù)采集器，系統(tǒng)通過不同的放大器采集達(dá)到微伏級(jí)的信號(hào)

50、，不同的放大器采集達(dá)到微伏級(jí)的信號(hào)，不同的放大器還能解決還能解決Multipro和信號(hào)源的接地電路和信號(hào)源的接地電路不同的問題。不同的問題。 ( 3 ) 附加存貯器附加存貯器 nMultipro 160M存貯器卡為存貯器卡為Multipro 160數(shù)據(jù)采集板提供數(shù)據(jù)采集板提供2M的存貯容量。的存貯容量。 ( 4 ) 靈活的觸發(fā)方式靈活的觸發(fā)方式 nMultipro為每一個(gè)輸入通道提供可為每一個(gè)輸入通道提供可編程的觸發(fā)等級(jí)。編程的觸發(fā)等級(jí)。n為了消除為了消除“雜波雜波”信號(hào)，可選擇的信號(hào)，可選擇的靈敏度設(shè)置隨時(shí)能使你獲得信號(hào)所靈敏度設(shè)置隨時(shí)能使你獲得信號(hào)所需要的觸發(fā)電平，每一數(shù)字采集板需要的觸發(fā)

51、電平，每一數(shù)字采集板可以設(shè)置為自觸發(fā)方式，可以被其可以設(shè)置為自觸發(fā)方式，可以被其它的觸發(fā)源觸發(fā)，或者可以人工觸它的觸發(fā)源觸發(fā)，或者可以人工觸發(fā)。發(fā)。 ( 5 ) 方便的操作方便的操作 nMultipro所附軟件提供多種簡單的控制所附軟件提供多種簡單的控制操作，如初始化采集板，選擇不同的波操作，如初始化采集板，選擇不同的波形，改變形，改變2個(gè)通道的時(shí)限，電壓范圍，個(gè)通道的時(shí)限，電壓范圍，觸發(fā)設(shè)置，垂直和水平波形放大，還可觸發(fā)設(shè)置，垂直和水平波形放大，還可以移動(dòng)波形。以移動(dòng)波形。 ( 6 ) 可選擇的波形讀出形式可選擇的波形讀出形式 n通過選擇界面，用戶可以設(shè)置波形的名通過選擇界面，用戶可以設(shè)置波

52、形的名稱，縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)，以上數(shù)據(jù)都可以稱，縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)，以上數(shù)據(jù)都可以存貯到磁盤中以備再次使用。存貯到磁盤中以備再次使用。 二、數(shù)字存儲(chǔ)示波器二、數(shù)字存儲(chǔ)示波器 n數(shù)字存儲(chǔ)示波器簡稱數(shù)字存儲(chǔ)示波器簡稱DSO( Digital Storage Oscilloscope )是是20世紀(jì)世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一年代發(fā)展起來的一種新型示波器。種新型示波器。n它實(shí)質(zhì)上是模擬示波器和數(shù)字波形存儲(chǔ)器它實(shí)質(zhì)上是模擬示波器和數(shù)字波形存儲(chǔ)器的有機(jī)組合，圖的有機(jī)組合，圖8-11為為DSO的原理框圖。的原理框圖。 nDSO在采樣速率及存儲(chǔ)容量方面一般不及在采樣速率及存儲(chǔ)容量方面一般不及暫態(tài)波形記錄儀，但是，它有多

53、種觸發(fā)功暫態(tài)波形記錄儀，但是，它有多種觸發(fā)功能和靈活的顯示方式。能和靈活的顯示方式。 n近年來近年來DSO發(fā)展很快，性能不斷改善。發(fā)展很快，性能不斷改善。nDSO不但功能齊全，而且體積小、不但功能齊全，而且體積小、便于攜帶，適合于現(xiàn)場測量。便于攜帶，適合于現(xiàn)場測量。 n有些有些DSO還配有由電池供電的內(nèi)存還配有由電池供電的內(nèi)存儲(chǔ)器。交流電源斷開之后，內(nèi)存數(shù)儲(chǔ)器。交流電源斷開之后，內(nèi)存數(shù)據(jù)仍可保存，這對(duì)離線后的波形分據(jù)仍可保存，這對(duì)離線后的波形分析十分方便。析十分方便。 nDSO還配有標(biāo)準(zhǔn)接口，如還配有標(biāo)準(zhǔn)接口，如IEEE-488、RS-232等，便于和計(jì)算機(jī)連接組成等，便于和計(jì)算機(jī)連接組成自動(dòng)

54、測試系統(tǒng)，進(jìn)一步擴(kuò)大自動(dòng)測試系統(tǒng)，進(jìn)一步擴(kuò)大DSO的的功能。功能。 ( 一一 ) DSO的工作原理的工作原理 n DSO具有模擬和數(shù)字兩種工作方式。具有模擬和數(shù)字兩種工作方式。 圖圖8-11 8-11 DSO的原理框圖的原理框圖( 二二 ) DSO的主要功能和技術(shù)指標(biāo)的主要功能和技術(shù)指標(biāo) 1. DSO的主要功能的主要功能 nDSO的主要功能有如下五方面。的主要功能有如下五方面。 ( 1 ) DSO能將信號(hào)的采集和顯示相互分離，能將信號(hào)的采集和顯示相互分離，實(shí)現(xiàn)高速采集、低速顯示實(shí)現(xiàn)高速采集、低速顯示( 2 ) 滾動(dòng)顯示滾動(dòng)顯示 n在選擇滾動(dòng)顯示方式時(shí)，在選擇滾動(dòng)顯示方式時(shí)，DSO的內(nèi)存單的內(nèi)存

55、單元中的存儲(chǔ)信號(hào)不斷更新，在屏幕上可元中的存儲(chǔ)信號(hào)不斷更新，在屏幕上可觀察到一個(gè)連續(xù)不斷從左向右移動(dòng)的波觀察到一個(gè)連續(xù)不斷從左向右移動(dòng)的波形。形。( 3 ) 預(yù)觸發(fā)預(yù)觸發(fā) n傳統(tǒng)的示波器是用觸發(fā)信號(hào)起動(dòng)掃傳統(tǒng)的示波器是用觸發(fā)信號(hào)起動(dòng)掃描回路，所以只能顯示觸發(fā)后的波描回路，所以只能顯示觸發(fā)后的波形。而形。而DSO可連續(xù)采集并存儲(chǔ)波形，可連續(xù)采集并存儲(chǔ)波形，則可顯示觸發(fā)前的波形。以被測信則可顯示觸發(fā)前的波形。以被測信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)刻作為觸發(fā)點(diǎn)，屏幕上號(hào)出現(xiàn)的時(shí)刻作為觸發(fā)點(diǎn)，屏幕上可顯示觸發(fā)以前的某段時(shí)間內(nèi)的波可顯示觸發(fā)以前的某段時(shí)間內(nèi)的波形。觸發(fā)前波形在屏幕上所占的比形。觸發(fā)前波形在屏幕上所占的比例可

56、以調(diào)節(jié)。例可以調(diào)節(jié)。 ( 4 ) 存儲(chǔ)波形的壓縮和擴(kuò)展顯示存儲(chǔ)波形的壓縮和擴(kuò)展顯示 n DSO能將存儲(chǔ)后的波形擴(kuò)展能將存儲(chǔ)后的波形擴(kuò)展10倍顯示，倍顯示，以便觀察波形的細(xì)部。以便觀察波形的細(xì)部。n同時(shí)，同時(shí)，DSO能夠?qū)⑿盘?hào)壓縮后全部顯示能夠?qū)⑿盘?hào)壓縮后全部顯示在屏幕上，相當(dāng)于將屏幕擴(kuò)大。這對(duì)于觀在屏幕上，相當(dāng)于將屏幕擴(kuò)大。這對(duì)于觀察持續(xù)時(shí)間長而波形又很復(fù)雜的暫態(tài)信號(hào)察持續(xù)時(shí)間長而波形又很復(fù)雜的暫態(tài)信號(hào)十分有利。十分有利。( 5 ) 信號(hào)基本參數(shù)的屏幕測量和顯示信號(hào)基本參數(shù)的屏幕測量和顯示n信號(hào)波形的基本參數(shù)，如幅值、陡度、持信號(hào)波形的基本參數(shù)，如幅值、陡度、持續(xù)時(shí)間等可通過光標(biāo)移動(dòng)測量，并在

57、屏幕續(xù)時(shí)間等可通過光標(biāo)移動(dòng)測量，并在屏幕上自動(dòng)顯示出來。上自動(dòng)顯示出來。 2. DSO的主要技術(shù)指標(biāo)的主要技術(shù)指標(biāo) nDSO用于暫態(tài)波形測量的主要技術(shù)指用于暫態(tài)波形測量的主要技術(shù)指標(biāo)是采樣速率、分辨率和存儲(chǔ)容量。標(biāo)是采樣速率、分辨率和存儲(chǔ)容量。 ( 1 ) 采樣速率采樣速率 nDSO的采樣速率用每秒采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)的采樣速率用每秒采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)表示，又稱采樣頻率，單位是次數(shù)表示，又稱采樣頻率，單位是次/s或或Hz。有時(shí)也用兩次相鄰采集的時(shí)。有時(shí)也用兩次相鄰采集的時(shí)間間隔表示。間間隔表示。 n最高采樣速率是最高采樣速率是DSO技術(shù)性能和制造水技術(shù)性能和制造水平的一個(gè)重要指標(biāo)。由于數(shù)字化過程每平的一個(gè)

58、重要指標(biāo)。由于數(shù)字化過程每個(gè)環(huán)節(jié)都有一定的響應(yīng)時(shí)間，故采樣速個(gè)環(huán)節(jié)都有一定的響應(yīng)時(shí)間，故采樣速率受到限制。率受到限制。 nDSO的采樣就是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散的采樣就是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散的信號(hào)。的信號(hào)。 n例如對(duì)模擬的時(shí)間歷程例如對(duì)模擬的時(shí)間歷程x(t)采樣，如果采樣，如果x(t)是一個(gè)限帶信號(hào)，則不發(fā)生混疊現(xiàn)象是一個(gè)限帶信號(hào)，則不發(fā)生混疊現(xiàn)象的充分而必要的條件是的充分而必要的條件是: 式中式中 fN 奈奎斯特頻率。奈奎斯特頻率。 n這就是采樣定理。這就是采樣定理。 n在實(shí)際應(yīng)用中，通常選擇在實(shí)際應(yīng)用中，通常選擇 mNssffTf221msff)43( 2 ) 分辨率分辨率 nDSO的分辨率

59、分為垂直分辨率和水的分辨率分為垂直分辨率和水平分辨率兩種。平分辨率兩種。 垂直分辨率由儀器中垂直分辨率由儀器中A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制位數(shù)或其相應(yīng)的百分?jǐn)?shù)表示。二進(jìn)制位數(shù)或其相應(yīng)的百分?jǐn)?shù)表示。例如例如8位位DSO，其垂直分辨率為，其垂直分辨率為8bit或或1/28=1/256=0.4% 。 n設(shè)垂直分辨率為設(shè)垂直分辨率為NY， 滿量程為滿量程為A，則則DSO只能準(zhǔn)確顯示只能準(zhǔn)確顯示 的的數(shù)值，而不能準(zhǔn)確顯示介于數(shù)值，而不能準(zhǔn)確顯示介于 和和 之間的數(shù)值，即之間的數(shù)值，即不能顯示的數(shù)值范圍滿足下列不等不能顯示的數(shù)值范圍滿足下列不等式式 n由此可見，垂直分辨率越高，儀器由此可見，垂直分辨率越高

60、，儀器的靈敏度越高，準(zhǔn)確度也越高。的靈敏度越高，準(zhǔn)確度也越高。 YN2/AKaKYN2/AKaKYNKAKa2/) 1(11KxKaaa 水平分辨率也用一個(gè)二進(jìn)制位數(shù)或在水平分辨率也用一個(gè)二進(jìn)制位數(shù)或在X軸方向可采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)表示。軸方向可采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)表示。n顯然，水平分辨率越高，表示采集的點(diǎn)顯然，水平分辨率越高，表示采集的點(diǎn)越密集，顯示的波形越接近真實(shí)的模擬越密集，顯示的波形越接近真實(shí)的模擬波形，誤差也就越小。波形，誤差也就越小。( 3 ) 存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量 n垂直分辨率和水平分辨率的乘積，稱為垂直分辨率和水平分辨率的乘積，稱為總存儲(chǔ)量，即總存儲(chǔ)量，即 XYNNN( 三三 ) DSO的誤差