一種用于電工鋼連續(xù)鐵損測量的信號(hào)分析裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于電工鋼連續(xù)鐵損測量的信號(hào)分析裝置及方法，包括：多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；FPGA，用于對次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)的數(shù)字量進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算；微控制器，用于實(shí)時(shí)讀取和處理次級(jí)電壓信號(hào)、初級(jí)電流信號(hào)和FPGA實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的硅鋼片信號(hào)；多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將所述微控制器傳輸?shù)男盘?hào)轉(zhuǎn)換成模擬量并輸出;次級(jí)電壓正弦反饋電路，用于測量次級(jí)電壓信號(hào)和工頻正弦信號(hào)的相位，對次級(jí)電壓信號(hào)進(jìn)行移相處理，獲得與工頻正弦信號(hào)相位相同的信號(hào)，再將工頻正弦信號(hào)與移相后的次級(jí)電壓信號(hào)之間的波形差值放大后，疊加在工頻正弦信號(hào)上輸出。本發(fā)明實(shí)時(shí)反映硅鋼片性能，同時(shí)保證了次級(jí)電壓波形正弦。
【專利說明】—種用于電工鋼連續(xù)鐵損測量的信號(hào)分析裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硅鋼【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種用于電工鋼(硅鋼片)連續(xù)鐵損測量的信號(hào)分析裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國際上采用兩種方法進(jìn)行電工鋼鐵損測量——Epstein方圈法和SST單片測量法，這兩種方法分別在IEC60404-2、IEC60404-3標(biāo)準(zhǔn)中做了詳細(xì)的規(guī)定，其測量單元由電壓表、電流表和功率表組成，信號(hào)源為正弦波發(fā)生器，利用次級(jí)電壓波形模擬反饋保持次級(jí)電壓波形正弦。
[0003]由于上述方法為靜態(tài)測量，對電壓表、電流表和功率表的實(shí)時(shí)性要求不高，在測量過程中，材料固定不變，測量結(jié)果可以是幾百毫秒的響應(yīng)，當(dāng)其應(yīng)用到連續(xù)鐵損測量時(shí)，材料在測量線框中運(yùn)動(dòng)，要求測量結(jié)果實(shí)時(shí)響應(yīng)，因?yàn)楸仨毭恐芷谶B續(xù)不斷的給出電壓、電流和功率的計(jì)算值，才能實(shí)時(shí)反映硅鋼片的性能。同時(shí)，靜態(tài)下的波形反饋在連續(xù)鐵損測量中很難穩(wěn)定，一是連續(xù)鐵損測量的測量線框勵(lì)磁線圈空心電感和直流電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于epstein方圈法和SST單片測量法的相應(yīng)線圈，二是硅鋼片連續(xù)運(yùn)動(dòng)，材料性能隨之變化，造成原來在這兩種方法下的波形反饋已不再適用，無法保證次級(jí)電壓波形正弦(磁通正弦)。
[0004]另外，專利CN1928581A提出了一種硅鋼磁性能在線檢測系統(tǒng)，其通過數(shù)據(jù)采集卡將測量線圈的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對采集的信號(hào)進(jìn)行分析，并發(fā)出控制信號(hào)。該方案中，數(shù)據(jù)采集卡存貯一定數(shù)據(jù)后，計(jì)算機(jī)再計(jì)算并輸出結(jié)果，很難做到每周期連續(xù)不斷的給出電壓、電流和功率的計(jì)算值，且也未提出如何保證次級(jí)電壓波形正弦。
[0005]因此，針對上述問題，本發(fā)明提出了一種用于電工鋼連續(xù)鐵損測量的信號(hào)分析裝置及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于電工鋼連續(xù)鐵損測量的信號(hào)分析裝置及方法，用于解決現(xiàn)有電工鋼鐵損測量中存在的無法實(shí)時(shí)響應(yīng)及保證次級(jí)電壓波形正弦等問題。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種用于電工鋼連續(xù)鐵損測量的信號(hào)分析裝置，用于處理電工鋼連續(xù)鐵損測量中的次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)，包括多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器、現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)、微控制器、多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器和次級(jí)電壓正弦反饋電路；
[0008]所述多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并將轉(zhuǎn)換后的次級(jí)電壓信號(hào)及初級(jí)電流信號(hào)傳輸給FPGA ；
[0009]所述FPGA，用于對次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)的數(shù)字量進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，并將次級(jí)電壓信號(hào)、初級(jí)電流信號(hào)和實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的硅鋼片信號(hào)傳輸給所述微控制器；
[0010]所述微控制器，用于實(shí)時(shí)讀取和處理所述FPGA傳輸?shù)男盘?hào)，并將讀取和處理的信號(hào)傳輸給所述多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器；
[0011]所述多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將所述微控制器傳輸?shù)男盘?hào)轉(zhuǎn)換成模擬量并輸出；
[0012]所述次級(jí)電壓正弦反饋電路，其用于產(chǎn)生工頻正弦信號(hào)和接收次級(jí)電壓信號(hào)，并分別測量次級(jí)電壓信號(hào)和工頻正弦信號(hào)的相位，再對次級(jí)電壓信號(hào)進(jìn)行移相處理，獲得與工頻正弦信號(hào)相位相同的信號(hào)，再將工頻正弦信號(hào)與移相后的次級(jí)電壓信號(hào)之間的波形差值放大后，疊加在工頻正弦信號(hào)上輸出。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0014]進(jìn)一步，所述FPGA實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的硅鋼片信號(hào)包括:電壓有效值、電壓平均值、電流有效值、電流峰值、H信號(hào)和功率。
[0015]進(jìn)一步，所述微控制器還用于:根據(jù)次級(jí)電壓信號(hào)序列計(jì)算出磁感應(yīng)強(qiáng)度序列，根據(jù)初級(jí)電流信號(hào)計(jì)算出磁場序列，再由磁感應(yīng)強(qiáng)度序列和磁場序列描繪出磁滯回線，并將讀取和處理的信號(hào)及磁滯回線傳輸給連接的顯示屏進(jìn)行顯示。
[0016]進(jìn)一步，所述次級(jí)電壓正弦反饋電路包括正弦信號(hào)發(fā)生器、相位測量模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字移相器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、波形差值放大器和加法器；
[0017]所述正弦信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生工頻正弦信號(hào)，并將產(chǎn)生的工頻正弦信號(hào)傳輸給相位測量模塊、波形差值放大器和加法器；
[0018]所述相位測量模塊，其用于測量次級(jí)電壓信號(hào)和工頻正弦信號(hào)的相位，并將測量的相位值傳輸給所述數(shù)字移相器；
[0019]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其用于將次級(jí)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并傳輸給數(shù)字移相器；
[0020]所述數(shù)字移相器，其連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述相位測量模塊，用于將次級(jí)電壓信號(hào)的數(shù)字量實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為與工頻正弦信號(hào)相位相同的信號(hào)，并輸出給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器；
[0021]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其連接所述數(shù)字移相器和波形差值放大器，用于對移相后的次級(jí)電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；
[0022]所述波形差值放大器，其連接所述正弦信號(hào)發(fā)生器和所述加法器，用于將工頻正弦信號(hào)與移相后的次級(jí)電壓信號(hào)之間的波形差值放大，得到波形差值信號(hào)，并將波形差值信號(hào)輸出至加法器；
[0023]所述加法器，其連接所述正弦信號(hào)發(fā)生器和所述波形差值放大器，用于疊加工頻正弦信號(hào)與波形差值信號(hào)。
[0024]對應(yīng)上述一種信號(hào)分析裝置，本發(fā)明的技術(shù)方案還包括一種用于電工鋼連續(xù)鐵損測量的信號(hào)分析方法，用于處理電工鋼連續(xù)鐵損測量中的次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)，其特征在于，包括以下步驟:
[0025]模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟:將次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；
[0026]實(shí)時(shí)計(jì)算步驟:采用FPGA對次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)的數(shù)字量進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，并將次級(jí)電壓信號(hào)、初級(jí)電流信號(hào)和實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的硅鋼片信號(hào)傳輸給微控制器處理；
[0027]信號(hào)處理步驟:微控制器實(shí)時(shí)讀取和處理并處理FPGA傳輸?shù)男盘?hào)；
[0028]數(shù)模轉(zhuǎn)換步驟:將微控制器實(shí)時(shí)讀取和處理的信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量并輸出；
[0029]次級(jí)電壓正弦反饋步驟:產(chǎn)生工頻正弦信號(hào)，并接收次級(jí)電壓信號(hào)，分別測量次級(jí)電壓信號(hào)和工頻正弦信號(hào)的相位，再對次級(jí)電壓信號(hào)進(jìn)行移相處理，獲得與工頻正弦信號(hào)相位相同的信號(hào)，再將工頻正弦信號(hào)與移相后的次級(jí)電壓信號(hào)之間的波形差值放大后，疊加在工頻正弦信號(hào)上輸出。
[0030]進(jìn)一步，所述實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的硅鋼片信號(hào)包括:電壓有效值、電壓平均值、電流有效值、電流峰值、H信號(hào)和功率。
[0031]進(jìn)一步，所述信號(hào)測量步驟還包括:根據(jù)次級(jí)電壓信號(hào)序列計(jì)算出磁感應(yīng)強(qiáng)度序列，根據(jù)初級(jí)電流信號(hào)計(jì)算出磁場序列，再由磁感應(yīng)強(qiáng)度序列和磁場序列描繪出磁滯回線，并顯示讀取和處理的信號(hào)及磁滯回線。
[0032]進(jìn)一步，所述波形差值反饋步驟具體包括:
[0033]步驟1，產(chǎn)生工頻正弦信號(hào)，并接收次級(jí)電壓信號(hào)；
[0034]步驟2，測量次級(jí)電壓信號(hào)和工頻正弦信號(hào)的相位；
[0035]步驟3，將次級(jí)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并基于步驟2測量的相位值，將次級(jí)電壓信號(hào)的數(shù)字量實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為與工頻正弦信號(hào)相位相同的信號(hào)；
[0036]步驟4，對經(jīng)步驟3的移相處理后的次級(jí)電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；
[0037]步驟5，將工頻正弦信號(hào)與移相后的次級(jí)電壓信號(hào)模擬量之間的波形差值放大，得到波形差值信號(hào)；
[0038]步驟6，疊加工頻正弦信號(hào)與波形差值信號(hào)，并輸出疊加后的信號(hào)。
[0039]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明主要完成波形信號(hào)發(fā)生、電壓電流功率測量等功能，其將初級(jí)電流和次級(jí)電壓模擬量實(shí)時(shí)同步轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再計(jì)算電壓有效值、電壓平均值、電流有效值、電流峰值、H信號(hào)和功率等參數(shù)，并能每周期連續(xù)不斷地計(jì)算出上述參數(shù)，以保證測量結(jié)果實(shí)時(shí)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)反映硅鋼片性能。另一方面，本發(fā)明采用了次級(jí)電壓正弦反饋電路，保證了次級(jí)電壓波形正弦。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為本發(fā)明所述信號(hào)分析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖2為本發(fā)明所述信號(hào)分析方法的流程示意圖；
[0042]圖3為本發(fā)明所述次級(jí)電壓正弦反饋步驟的流程示意圖；
[0043]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0044]1、信號(hào)分析裝置，2、信號(hào)同步控制單元，3、測量線框，4、功放單元，5、次級(jí)電壓放大器，6、初級(jí)電流放大器，7、多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器，8、FPGA，9、微控制器，10、多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器，
11、次級(jí)電壓正弦反饋電路，12、顯示屏，111、正弦信號(hào)發(fā)生器，112、相位測量模塊，113、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，114、數(shù)字移相器，115、數(shù)模轉(zhuǎn)換器，116、波形差值放大器，117、加法器。
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0046]本實(shí)施例給出了一種用于電工鋼連續(xù)鐵損測量的信號(hào)分析裝置1，其與電工鋼連接鐵損測量裝置中常用的信號(hào)同步控制單元2、測量線框3及功放單元4配合使用，是電工鋼連接鐵損測量裝置的重要部件，主要用于對電工鋼連續(xù)鐵損測量中的次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)進(jìn)行分析，并將經(jīng)分析過程中產(chǎn)生的電壓有效值、電壓平均值、電流有效值、電流峰值、H信號(hào)和功率等參數(shù)傳輸給信號(hào)同步控制單元進(jìn)行處理，同時(shí)還用于保證次級(jí)電壓波形正弦。測量線框3的次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)分別經(jīng)次級(jí)電壓放大器5和初級(jí)電流放大器6放大后傳輸至所述信號(hào)分析裝置I中進(jìn)行處理，信號(hào)分析裝置中也可直接集成次級(jí)電壓放大器5和初級(jí)電流放大器6。
[0047]如圖1所示，該信號(hào)分析裝置包括多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器7、FPGA8、微控制器9、多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器10和次級(jí)電壓正弦反饋電路11，各模塊功能具體如下。
[0048]所述多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器7，用于將次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并將轉(zhuǎn)換后的次級(jí)電壓信號(hào)及初級(jí)電流信號(hào)傳輸給FPGA。
[0049]所述FPGA8，用于對次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)的數(shù)字量進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，并將次級(jí)電壓信號(hào)、初級(jí)電流信號(hào)和實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的硅鋼片信號(hào)傳輸給所述微控制器。所述FPGA實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的硅鋼片信號(hào)包括:電壓有效值、電壓平均值、電流有效值、電流峰值、H信號(hào)和功率。
[0050]所述微控制器9，用于實(shí)時(shí)讀取和處理所述FPGA傳輸?shù)男盘?hào)，并將讀取和處理的信號(hào)傳輸給所述多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器10。所述微控制器還用于:根據(jù)次級(jí)電壓信號(hào)序列計(jì)算出磁感應(yīng)強(qiáng)度序列，根據(jù)初級(jí)電流信號(hào)計(jì)算出磁場序列，再由磁感應(yīng)強(qiáng)度序列和磁場序列描繪出磁滯回線，并將讀取和處理的信號(hào)及磁滯回線傳輸給連接的顯示屏12進(jìn)行顯示。
[0051]所述多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器10，用于將所述微控制器9傳輸?shù)男盘?hào)轉(zhuǎn)換成模擬量并輸出。
[0052]所述次級(jí)電壓正弦反饋電路11，其用于產(chǎn)生工頻正弦信號(hào)和接收次級(jí)電壓信號(hào)，并分別測量次級(jí)電壓信號(hào)和工頻正弦信號(hào)的相位，再對次級(jí)電壓信號(hào)進(jìn)行移相處理，獲得與工頻正弦信號(hào)相位相同的信號(hào)，再將工頻正弦信號(hào)與移相后的次級(jí)電壓信號(hào)之間的波形差值放大后，疊加在工頻正弦信號(hào)上輸出。
[0053]結(jié)合上述分析，可知輸出的信號(hào)包括次級(jí)電壓信號(hào)、初級(jí)電流信號(hào)以及實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的硅鋼片信號(hào)，這些信號(hào)進(jìn)入電工鋼連續(xù)鐵損測量裝置的信號(hào)同步控制單元，進(jìn)行信號(hào)同步處理，以保證能實(shí)時(shí)地反映硅鋼片性能。
[0054]同樣地，如圖1所示，所述次級(jí)電壓正弦反饋電路11包括正弦信號(hào)發(fā)生器111、相位測量模塊112、模數(shù)轉(zhuǎn)換器113、數(shù)字移相器114、數(shù)模轉(zhuǎn)換器115、波形差值放大器116和加法器117，各模塊的具體功能如下所述。
[0055]所述正弦信號(hào)發(fā)生器111，用于產(chǎn)生工頻正弦信號(hào)，并將產(chǎn)生的工頻正弦信號(hào)傳輸給相位測量模塊、波形差值放大器和加法器。
[0056]所述相位測量模塊112，其用于測量次級(jí)電壓信號(hào)和工頻正弦信號(hào)的相位，并將測量的相位值傳輸給所述數(shù)字移相器。
[0057]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器113，其用于將次級(jí)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并傳輸給數(shù)字移相器。
[0058]所述數(shù)字移相器114，其連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述相位測量模塊，用于將次級(jí)電壓信號(hào)的數(shù)字量實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為與工頻正弦信號(hào)相位相同的信號(hào)，并輸出給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0059]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器115，其連接所述數(shù)字移相器和波形差值放大器，用于對移相后的次級(jí)電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
[0060]所述波形差值放大器116，其連接所述正弦信號(hào)發(fā)生器和所述加法器，用于將工頻正弦信號(hào)與移相后的次級(jí)電壓信號(hào)之間的波形差值放大，得到波形差值信號(hào)，并將波形差值信號(hào)輸出至加法器。
[0061]所述加法器117，其連接所述正弦信號(hào)發(fā)生器和所述波形差值放大器，用于疊加工頻正弦信號(hào)與波形差值信號(hào)，疊加后的信號(hào)送入功放單元中進(jìn)行處理。
[0062]本實(shí)施例中，所述微控制器可采用32位ARM芯片。
[0063]對應(yīng)上述信號(hào)分析裝置，本實(shí)施例還給出了一種用于電工鋼連續(xù)鐵損測量的信號(hào)分析方法，用于處理電工鋼連續(xù)鐵損測量中的次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)，工作原理與具體實(shí)現(xiàn)方案同上述信號(hào)分析裝置一致，如圖2所示，包括以下步驟:
[0064]I)模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟:將次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。
[0065]2)實(shí)時(shí)計(jì)算步驟:采用FPGA對次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)的數(shù)字量進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，并將次級(jí)電壓信號(hào)、初級(jí)電流信號(hào)和實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的硅鋼片信號(hào)傳輸給微控制器處理，且實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的硅鋼片信號(hào)包括:電壓有效值、電壓平均值、電流有效值、電流峰值、H信號(hào)和功率。
[0066]3)信號(hào)處理步驟:微控制器實(shí)時(shí)讀取并處理FPGA傳輸?shù)男盘?hào)；微控制器根據(jù)次級(jí)電壓信號(hào)序列計(jì)算出磁感應(yīng)強(qiáng)度序列，根據(jù)初級(jí)電流信號(hào)計(jì)算出磁場序列，再由磁感應(yīng)強(qiáng)度序列和磁場序列描繪出磁滯回線，并顯示讀取和處理的信號(hào)及磁滯回線。
[0067]4)數(shù)模轉(zhuǎn)換步驟:將微控制器實(shí)時(shí)讀取和處理的信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量并輸出；
[0068]5)次級(jí)電壓正弦反饋步驟:產(chǎn)生工頻正弦信號(hào)，并接收次級(jí)電壓信號(hào)，分別測量次級(jí)電壓信號(hào)和工頻正弦信號(hào)的相位，再對次級(jí)電壓信號(hào)進(jìn)行移相處理，獲得與工頻正弦信號(hào)相位相同的信號(hào)，再將工頻正弦信號(hào)與移相后的次級(jí)電壓信號(hào)之間的波形差值放大后，疊加在工頻正弦信號(hào)上輸出。
[0069]其中，如圖3所示,次級(jí)電壓正弦反`饋步驟具體包括:
[0070]步驟1，產(chǎn)生工頻正弦信號(hào)，并接收次級(jí)電壓信號(hào)；
[0071]步驟2，測量次級(jí)電壓信號(hào)和工頻正弦信號(hào)的相位；
[0072]步驟3，將次級(jí)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并基于步驟2測量的相位值，將次級(jí)電壓信號(hào)的數(shù)字量實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為與工頻正弦信號(hào)相位相同的信號(hào)；
[0073]步驟4，對經(jīng)步驟3的移相處理后的次級(jí)電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；
[0074]步驟5，將工頻正弦信號(hào)與移相后的次級(jí)電壓信號(hào)模擬量之間的波形差值放大，得到波形差值信號(hào)；
[0075]步驟6，疊加工頻正弦信號(hào)與波形差值信號(hào)，并輸出疊加后的信號(hào)。
[0076]本實(shí)施例中，設(shè)一個(gè)周期內(nèi)電壓米樣點(diǎn)為[ν?...ν；?…Vn],電流米樣點(diǎn)[II...Ii…In]，則電壓有效值、平均值、電流有效值、峰值和有功功率有如下公式:
【權(quán)利要求】
1.一種用于電工鋼連續(xù)鐵損測量的信號(hào)分析裝置，用于處理電工鋼連續(xù)鐵損測量中的次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)，其特征在于，包括多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA、微控制器、多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器和次級(jí)電壓正弦反饋電路； 所述多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并將轉(zhuǎn)換后的次級(jí)電壓信號(hào)及初級(jí)電流信號(hào)傳輸給FPGA ； 所述FPGA，用于對次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)的數(shù)字量進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，并將次級(jí)電壓信號(hào)、初級(jí)電流信號(hào)和實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的硅鋼片信號(hào)傳輸給所述微控制器； 所述微控制器，用于實(shí)時(shí)讀取和處理所述FPGA傳輸?shù)男盘?hào)，并將讀取和處理的信號(hào)傳輸給所述多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器； 所述多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將所述微控制器傳輸?shù)男盘?hào)轉(zhuǎn)換成模擬量并輸出； 所述次級(jí)電壓正弦反饋電路，其用于產(chǎn)生工頻正弦信號(hào)和接收次級(jí)電壓信號(hào)，并分別測量次級(jí)電壓信號(hào)和工頻正弦信號(hào)的相位，再對次級(jí)電壓信號(hào)進(jìn)行移相處理，獲得與工頻正弦信號(hào)相位相同的信號(hào)，再將工頻正弦信號(hào)與移相后的次級(jí)電壓信號(hào)之間的波形差值放大后，疊加在工頻正弦信號(hào)上輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)分析裝置，其特征在于，所述FPGA實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的硅鋼片信號(hào)包括:電壓有效值、電壓平均值、電流有效值、電流峰值、H信號(hào)和功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)分析裝置，其特征在于，所述微控制器還用于:根據(jù)次級(jí)電壓信號(hào)序列計(jì)算出磁感應(yīng)強(qiáng)度序列，根據(jù)初級(jí)電流信號(hào)計(jì)算出磁場序列，再由磁感應(yīng)強(qiáng)度序列和磁場序列描繪出磁滯回線，并將讀取和處理的信號(hào)及磁滯回線傳輸給連接的顯示屏進(jìn)行顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)分析裝置，其特征在于，所述次級(jí)電壓正弦反饋電路包括正弦信號(hào)發(fā)生器、相位測量模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字移相器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、波形差值放大器和加法器； 所述正弦信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生工頻正弦信號(hào)，并將產(chǎn)生的工頻正弦信號(hào)傳輸給相位測量模塊、波形差值放大器和加法器； 所述相位測量模塊，其用于測量次級(jí)電壓信號(hào)和工頻正弦信號(hào)的相位，并將測量的相位值傳輸給所述數(shù)字移相器； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其用于將次級(jí)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并傳輸給數(shù)字移相器； 所述數(shù)字移相器，其連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述相位測量模塊，用于將次級(jí)電壓信號(hào)的數(shù)字量實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為與工頻正弦信號(hào)相位相同的信號(hào)，并輸出給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其連接所述數(shù)字移相器和波形差值放大器，用于對移相后的次級(jí)電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換； 所述波形差值放大器，其連接所述正弦信號(hào)發(fā)生器和所述加法器，用于將工頻正弦信號(hào)與移相后的次級(jí)電壓信號(hào)之間的波形差值放大，得到波形差值信號(hào)，并將波形差值信號(hào)輸出至加法器； 所述加法器，其連接所述正弦信號(hào)發(fā)生器和所述波形差值放大器，用于疊加工頻正弦信號(hào)與波形差值信號(hào)。
5.一種用于電工鋼連續(xù)鐵損測量的信號(hào)分析方法，用于處理電工鋼連續(xù)鐵損測量中的次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)，其特征在于，包括以下步驟:模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟:將次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量； 實(shí)時(shí)計(jì)算步驟:采用FPGA對次級(jí)電壓信號(hào)和初級(jí)電流信號(hào)的數(shù)字量進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，并將次級(jí)電壓信號(hào)、初級(jí)電流信號(hào)和實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的硅鋼片信號(hào)傳輸給微控制器處理；信號(hào)處理步驟:微控制器實(shí)時(shí)讀取和處理并處理FPGA傳輸?shù)男盘?hào)； 數(shù)模轉(zhuǎn)換步驟:將微控制器實(shí)時(shí)讀取和處理的信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量并輸出； 次級(jí)電壓正弦反饋步驟:產(chǎn)生工頻正弦信號(hào)，并接收次級(jí)電壓信號(hào)，分別測量次級(jí)電壓信號(hào)和工頻正弦信號(hào)的相位，再對次級(jí)電壓信號(hào)進(jìn)行移相處理，獲得與工頻正弦信號(hào)相位相同的信號(hào)，再將工頻正弦信號(hào)與移相后的次級(jí)電壓信號(hào)之間的波形差值放大后，疊加在工頻正弦信號(hào)上輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號(hào)分析方法，其特征在于，所述實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的硅鋼片信號(hào)包括:電壓有效值、電壓平均值、電流有效值、電流峰值、H信號(hào)和功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號(hào)分析方法，其特征在于，所述信號(hào)處理步驟還包括:根據(jù)次級(jí)電壓信號(hào)序列計(jì)算出磁感應(yīng)強(qiáng)度序列，根據(jù)初級(jí)電流信號(hào)計(jì)算出磁場序列，再由磁感應(yīng)強(qiáng)度序列和磁場序列描繪出磁滯回線，并顯示讀取和處理的信號(hào)及磁滯回線。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號(hào)分析方法，其特征在于，次級(jí)電壓正弦反饋步驟具體包括: 步驟1，產(chǎn)生工頻正弦信號(hào)，并接收次級(jí)電壓信號(hào)； 步驟2，測量次級(jí)電壓信號(hào)和工頻正弦信號(hào)的相位； 步驟3，將次級(jí)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并基于步驟2測量的相位值，將次級(jí)電壓信號(hào)的數(shù)字量實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為與工頻正弦信號(hào)相位相同的信號(hào)；` 步驟4，對經(jīng)步驟3的移相處理后的次級(jí)電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換； 步驟5，將工頻正弦信號(hào)與移相后的次級(jí)電壓信號(hào)模擬量之間的波形差值放大，得到波形差值信號(hào)； 步驟6，疊加工頻正弦信號(hào)與波形差值信號(hào)，并輸出疊加后的信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01N27/82GK103728366SQ201310746229
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】張志高, 林安利, 范雯, 侯瑞芬, 賀建, 王京平, 戴璐 申請人:中國計(jì)量科學(xué)研究院