1、 成 績 評 定 表學生姓名 Xxx班級學號Xxxx專 業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：成績日期 2014 年 7 月7 日課程設計任務書學 院信息學院專 業通信工程學生姓名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、設計方法和實現技巧；2 掌握簡單LabVIEW程序的編程實現；3 掌握簡單功率測試系統設計和分析方法；4 采用LabVIEW語言，實現功率測量器的設計。（1）通過檢索、查資料、調查研究、確定方案、畫出組成系統結構方框圖；（2）采用LabVIEW實現功率測試器系統

2、；（3）系統調試與改進，調整系統參數，分析系統運行結果；（4）寫出設計總結報告。 工作計劃與進度安排:19周（上）:學習LabVIEW虛擬儀器原理、設計方法和實現技巧，掌握簡單LabVIEW程序的編程實現，掌握簡單通信系統設計和分析方法。19周(下):采用LabVIEW語言，實現功率測試器的設計，并對系統進行性能分析。指導教師： 2014 年6 月27 日專業負責人：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 結果及性能分析114.1 運行結果114.2 性能分析12參考文獻121 目的及基本要求熟悉LabVIEW開發環境，掌握基于LabVIEW的虛擬儀器原理、設計方法和實現技巧，運用專業課程中的基本理論和實踐知識，采用LabVIEW開發工具,實現功率測試器的設計。基本要求:要求產生同頻率的仿真電壓、電流信號，它們的幅值、初相位、周期都可任意調節。將電壓，電流信號它們的幅值，初相位，周期信息送入計算機， 通過調節各參數，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是用虛擬的信號發生器產生標準的信號，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. 信號發生器2. 數據采集器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是用虛擬的信號發生器產生標準的信號，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生部分、數據采集（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） 信號發生模塊通過設定參數發生器產生一個正弦波，可以同時調節它的幅值，頻率。要產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節點來產生正弦波，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、 信號發生模塊前面板 圖5 信號發生模塊后面板 （2）數據采集模塊這部分用來采集信號發生器產生的電壓、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 數據采集模塊前面板 圖7 數據采集模塊后面板（3） 相位分析模塊DAQ 數據采集通道的數據輸入, 使用FFT 函數即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)函數的view參數設置, 使輸出的信號的相位單位為度。從輸出的簇中。提取數組, 對數組進行運算, 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。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） 選擇模塊據課題要求，需要分別產生一次模擬的電壓和電流信號和使用數據采集卡采集一次電壓電流信號，故使用了選

8、擇結構來選擇是使用何種方式來產生需要進行功率測試的信號。圖12為該部分的前面板，“0，Default”為產生模擬信號，使用了信號產生部分作為子程序，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 結果及性能分析4.1 運行結果（1）模擬信號輸入 選擇方式 0時，通過虛擬的函數信號發生器產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據和圖形。圖14模擬信號輸入的功率波形及數據（2） 采集信號輸入 選擇方式1時，外接函數信號發生器將信號輸入到信號采集卡中，再從數據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據4.2性能分析當輸入信號為模擬信號時，將采樣點數，采樣頻率以及信號頻率的數值輸入，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，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，采樣頻率以及信號頻率的數值輸入，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，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. 機床與液壓2004. No.183 張愛平.LabVIEW入門與虛擬儀器.北京：電子工業出