2、时域乘法器
乘
在LabVIEW开发环境中,内置函数之一“乘”,是程序框图设计中,常用的内置函数。
它不仅可以应用于数值乘法计算,还可以用于波形数据的乘法计算。这是一个非常有意思的功能。
在它的详细介绍中,说明了这一特性,见下图。
这说明它还可以做“时域乘法器”使用,它还具有四象限乘法的作用。
在功率和电能测量中,我们可以充分利用这个特性来实现功率或电能的测量。
功率测量中的电子乘法器
众所周知,电路中的有功功率与电压和电流的乘积有关(时域信号)。
实现这个计算功能的电子电路有:
a、模拟乘法器(IC)
调试麻烦,准确度低,0.5-0.1级
b、时分割乘法器(电子电路)
调试麻烦,准确度较高,0.1-0.01级
c、热电乘法器(热电偶+电子电路)
需要特性一致的热电偶对,准确度较高,0.1-0.01级
d、数字乘法器(A/D+DSP)
调试简单,准确度较高,1.0-0.01级
民用电度表基本上都采用这种方法。
所谓调试简单是指相同精度等级之间的比较。
实际上,目前高等级的功率、电能表都采用数字采样和DSP来设计,前几种测量方法基本上已被淘汰。
虚拟仪器在功率测量中的应用
上面所介绍的方法,大多是传统仪器的设计方法(即便是数字采样的方法)。而采用虚拟仪器来实现功率的测量是非常简单方便的。原因就是我们可以利用许多内置函数和vi来简化数据处理,提高编程效率,这在嵌入式系统中则是很麻烦的事,因为必须针对硬件电路来编程(CPU、A/D转换器等等)。
在LabVIEW开发环境下,有了波形数据的支持,该乘法器就是一个时域四象限乘法器,测量准确度取决于DAQ数据采集卡的技术指标,并且角误差很小。
这仅是一个简化的示意图,其实还可以做电压、电流的有效值测量和谐波分析等等。
注意的是:必须是同步采样所采集的波形数据。
我使用cDAQ+2块9215完成了三相功率表的项目(输入互感器另配),在添加9401(做2个计数器)很容易就可以实现电能表的功能。
虚拟仪器技术高效率的特点,一目了然。