基于波形识别技术在电压表中的应用研究
能够实现波形的自动判读的电力电缆故障智能检测定位系统的生产技术
本技术提供了一种能够实现波形的自动判读的电力电缆故障智能检测定位系统，所述智能检测定位系统包括第一信号发生器、路径追踪单元、第二信号发生器、信号采集单元、中央控制单元、显示单元、存储单元、通讯单元和高压发生器，所述中央控制单元控制所述第一信号发生器和所述路径追踪单元确定故障线路，再控制所述第二信号发生器发出脉冲信号，根据所述信号采集单元采集的信息进行分析计算确定故障点和类型，并通过所述存储单元和所述显示单元进行存储显示，通过所述通讯单元实现人机交互功能。
本技术提供一种能够实现波形的自动判读的电力电缆故障智能检测定位系统，为电力电缆故障处理提供有效的检测定位基础，缩短抢修时间，降低损失。
权利要求书1.一种能够实现波形的自动判读的电力电缆故障智能检测定位系统，其特征在于，所述智能检测定位系统包括第一信号发生器、路径追踪单元、第二信号发生器、信号采集单元、中央控制单元、显示单元、存储单元、通讯单元和高压发生器，所述第一信号发生器、所述路径追踪单元、所述第二信号发生器、所述信号采集单元和所述高压发生器分别与电力电缆连接，所述中央控制器分别与所述第一信号发生器、所述路径追踪单元、所述第二信号发生器、所述信号采集单元、所述显示单元、所述存储单元、所述通讯单元和所述高压发生器相连接，所述中央控制单元控制所述第一信号发生器和所述路径追踪单元配合工作，确定故障线路，再控制所述第二信号发生器发出脉冲信号，根据所述信号采集单元采集的信息进行分述通讯单元进行信息传输，实现人机交互功能。
2.根据权利要求1所述的一种能够实现波形的自动判读的电力电缆故障智能检测定位系统，其特征在于，所述第一信号发生器分别发射高压脉冲和频率信号，所述高压脉冲能够使所述故障点发生闪络并产生声音信号，所述频率信号在电力电缆上传播形成磁场信号。
3.根据权利要求1所述的一种能够实现波形的自动判读的电力电缆故障智能检测定位系统，其特征在于，所述路径追踪单元包括控制模块、声音信号采集模块和磁场信号采集模块，所述控制模块还具有存储和通讯功能，所述声音信号采集模块和所述磁场信号采集模块分别采用监听头和磁场传感器，所述所述监听头采集所述声音信号，所述磁场传感器采集所述磁场信号；所述控制模块通过采集的所述声音信号和所述磁场信号对故障点进行同步定位，分析所述声音信号能够判断故障位置的方向，分析所述磁场信号能够对电缆走向进行追踪，两者结合，再结合电缆敷设图对路径进行追踪，确定故障线路。
电压波形参数测试在电子测量与仪器实验中的应用
电压波形参数测试在电子测量与仪器实验中的应用电子测量与仪器是测控专业重要的课程，而对应的实验课程则是培养学生理论联系实际能力的重要环节。
在分析电压表测量原理的基础上，设计并实现了不同类型电压表的实现模块，给出了相应的数据测量表格。
在实验教学中能够帮助学生迅速理解和掌握电压表测量的原理和方法，取得了良好的教学效果。
标签：电子测量与仪器；峰值；平均值；有效值引言电子测量与仪器课程是测控及相关专业的重要专业基础课程，主要运用电子科学的原理、方法和设备对各种电量及电路元件的特性和参数进行测量。
使学生掌握电子测量的基本概念，测量误差理论及数据处理方法，掌握基本电参量的测量原理，方案设计及结果分析方法[1]。
在各基本电参量中，电压是描述电信号的重要参数。
电压表是测量电压的重要仪器，而正确理解和掌握电压表测量电压的原理往往对初学者来说不是一件容易的事情。
1 电压参数的测量原理电信号可以分为直流信号和交流信号。
对于直流信号而言，其电压是一个恒定不变的值，测量相对比较简单，没有必要做太多的讨论。
而对于交流信号，其电压大小是可以时刻变化的，可以用电压的瞬时值来描述电压的大小和变化。
示波器可以测量信号的瞬时值并通过图形的方式直观的展现在屏幕上。
但是示波器价格昂贵，不方便携带，因此在很多场合不适用。
图1 电压表测量原理图电压表是测量电压的重要仪器。
其测量原理如图1所示。
首先被测的交流信号先要经过检波电路进行检波，转换成直流信号，再由直流电压表对该直流信号的电压进行测量，将测量值乘以一个系数之后得到测量结果在显示器上显示。
检波电路的检波方式通常有三种，平均值检波、有效值检波和峰值检波，分别对应于平均值电压表、有效值电压表和峰值电压表。
设被测交流电压的瞬时值为u（t），则：电压平均值为：（1）有效值为：（2）波形因数为：（3）波峰因数为：（4）交流信号都可以看成是一系列不同频率和幅值的正弦波的叠加。
因此，正弦波是一种典型的交流信号。
实验十一 电压表波形响应和频率响应
实验十一：电压表波形响应和频率响应
一、实验目的
1、研究不同检波方式的电子电压表在测量各种波形交流电压时的响应。
2、研究交流电压表的频率响应。
二、实验原理
1、电压表的波形响应
电子电压表有多种型号，按它们检波器的不同，可分为均值电压表，有效值电压表和峰值电压表三种类型。
一般电压表都是按正弦波有效值进行刻度的，因此，当被测电压为非正弦波时，随着波形的不同，会出现不同的结果，此现象称为电压表的波形响应。
三、实验仪器
1、电压表DA22A 1台
4、函数发生器XJ1631 1台
5、示波器YB4340C 1台
四、实验步骤
1、测量电压表DA22—A的幅频特性(只测量低频段)。
调节函数发生器，使输出200KHz， Ui=0.005 V的正弦波，用示波器检测。
2.用电压表DA22—A测量信号电压。
3改变信号频率，幅度不变（可用示波器监测），多次测量信号幅度，数据记录到下面表格中。
4，绘制频率响应曲线画出，找出频带下限
五、数据记录
表1 频率响应数据表。
小波变换在电压闪变信号检测中的应用
小波变换在电压闪变信号检测中的应用电压闪变是指电力系统中瞬时大幅度的电压变化，其持续时间一般在数百毫秒至数秒之间。
电压闪变会引起电力设备和系统的故障以及对周围环境产生不良影响。
因此，对电压闪变进行及时准确的检测和分析具有重要意义。
小波变换是一种数学理论和信号处理技术，可以将复杂的信号分解成多个尺度和频率的组合，从而更好地描述信号特征和提取信号信息。
在电压闪变信号检测中，可以利用小波变换的多尺度分析特性，对信号进行分解和处理。
具体来说，将电压信号进行小波分解，可以得到不同频率和尺度的小波系数，这些系数可以表示不同的特征和信息。
根据闪变的特点，选择合适的小波函数和分解层数，可以有效地提取闪变信号的特征和分析闪变的原因。
此外，小波变换还可以应用于闪变信号的去噪和滤波处理。
闪变信号往往存在高频噪声干扰，这些噪声会影响信号的分析和判断。
利用小波变换的分析和重构特性，可以对闪变信号进行滤波处理和去噪处理，从而提高信号的准确度和可靠性。
综上所述，小波变换在电压闪变信号检测中具有重要的应用价值，可以提供有效的信号分析、特征提取以及去噪滤波等功能，有助于准确地检测和分析电压闪变对电力设备和系统的影响。
分析电路中的电压波形。
分析电路中的电压波形。
原题目：分析电路中的电压波形简介本文档将分析电路中的电压波形。
电压波形是指电路中电压随时间变化的图形。
通过对电压波形的分析，我们可以了解电路中的电压变化规律，从而更好地理解电路的工作原理和性能。
电压波形分析方法示波器示波器是分析电压波形最常用的工具。
它能够以图形的形式显示电压随时间变化的情况，帮助我们观察电压的振幅、频率、周期等信息。
通过示波器，我们可以直观地了解电路中的电压波形。
数字多用途仪表数字多用途仪表是现代电子设备中常用的测试仪表之一。
它可以测量电压的大小和波形，并通过数字显示屏展示结果。
使用数字多用途仪表，我们可以方便地获取电路中的电压波形数据，并进行进一步分析。
电压波形分析过程1. 连接电路：将电压源和负载等元件按照电路图连接好。
2. 装置示波器或数字多用途仪表：将示波器或数字多用途仪表连接到电路中，确保能够测量电路中的电压波形。
3. 设置参数：根据需要，设置示波器或数字多用途仪表的参数，如时间尺度、电压尺度等。
4. 观察波形：通过示波器或数字多用途仪表，在实验过程中观察并记录电路中的电压波形。
5. 分析波形：根据观察到的波形数据，进行波形分析，包括波形的周期、频率、振幅等特征。
6. 得出结论：根据波形分析的结果，得出关于电路性能和工作原理的结论。
注意事项在进行电压波形分析时，需要注意以下几点：- 确保连接正确：确保电路连接没有误接或断开，以避免对测量结果产生干扰。
- 设置适当参数：根据电路的特性，设置示波器或数字多用途仪表的参数，以确保测量准确性。
- 观察波形变化：仔细观察电压波形的变化，捕捉可能存在的异常或特殊情况。
总结通过对电路中的电压波形的分析，我们可以更好地了解电路的工作原理和性能。
使用示波器或数字多用途仪表等工具，我们可以方便地进行电压波形分析，得出关于电路的结论。
在进行电压波形分析时，需要注意连接的正确性、参数的设置和波形的观察，以保证分析结果的准确性。
电压采集及波形信号发生功能介绍
电压采集及波形信号发生功能介绍设计要求：这次设计的电压采集及波形信号发生功能介绍能够在一定范围内测量输入信号的电压数值，并且也可以再输出端产生方波（频率在200Hz到1kHz可调）；锯齿波（频率在200Hz到6660Hz可调）；正弦波（频率在50Hz到200Hz可调）。
当接上电源后，数码管显示“AD”，表示在模/数转换模式。
并且可以通过按键来可以再AD/DA模式之间进行转换。
设计思路：为了次设计的电压采集及波形信号发生装置我们首先把它的硬件部分列出来，所以我们需要数码管、晶振、单片机、按键、DA转换器、AD转换器、电容。
我们这次的软件设计思路是一上电先给数码管显示出AD，然后再利用AD 让电压信号通过AD转换功能把模拟量转换成数字量，然后再给单片机，再通过单片机控制数码管使数码管显示出来。
然后再进行DA模块，也是通过单片机给DA发送数字信号，再有DA转换器装换成模拟信号再输出。
同时应把单片机发送给DA的信号显示在数码管上。
然后我们在对单片机进行编程，让按键给单片机一个信号，然后由信号控制单片机执行哪个命令。
硬件设计：显示部分显示部分是我们这次做的电压采集及波形信号发生装置比较重要的一部分，我们的结果都是通过显示部分来呈现出来的。
它主要是通过单片机给数码管发送段选的高低电平，然后由单片机不停的发送，才能显示出静态的效果来，位选是由三极管来驱动主要通过单片机给三极管发送高低电平使三极管来控制数码管的哪位亮，为了能够使数码管的驱动大些，我们给P0.0~P0.7加了上拉电阻，这样就保证的P0口驱动不够得问题。
所以我们把数码管接到了P0.0~P0.7上。
按键部分：按键部分是我们的外部输入设备，我们通过按键给单片机发送高低电平，然后由单片机通过按键给它的信号执行相应的动作。
所以我们把按键接在了单片机的P2.4~P2.7和P3.7口上。
电源部分电源部分我们是用了+5V电源，所以我们使用7805把输入+12V的电压变成了+5V的电压，为了是电压稳定，我们也在输入输出端各并了两个电容，使电源更加的稳定，同时也增加了额电压采集及波形信号发生装置的稳定性。
基于DAQ及LabVIEW的虚拟数字电压表的设计
摘要：为解决实验室建设中成本高、技术更新慢及维护等方面的困难，适应现代测量仪器系统发展的要求，本文在分析数字电压表原理的基础上，利用虚拟仪器技术设计了一种新型数字电压表。
虚拟数字电压表除数据采集由DAQ实现外，其他功能均由软件LabVIEW 实现。
其设计具有较高的灵活性和可扩展性，有利于系统集成。
经测试，此数字电压表性能可靠，能达到测试者的要求。
关键词：虚拟仪器；数字电压表；LabVIEW；DAQO 引言电子仪器与测试实验室是高等工科院校必备的教学实验条件。
为了提供一定的实验规模，保证每个学生得到实际动手能力的训练，传统的教学实验室一般需购置大量的基础测量仪器，如示波器、电压表、信号源等，投资大、技术更新快、维护困难。
电压表更是不可或缺的测量仪器之一。
传统的数字电压表采用A／D转换器件和通用集成逻辑器件来设计，这样的设计不便于系统功能修改和升级，缺乏灵活性，接线较复杂，故障率高。
以单片机为核心的数字电压表设计是目前使用过最广泛的一种设计方式，但其工作速度较低，功能修改及调试需要硬件电路的支持。
在本文设计中，结合虚拟仪器新技术来完成为数字电压表的设计，使其不但更有利于系统集成，提高系统的测试精度，适用于实验室测量，解决投资、维护等问题，还考虑到该仪器主要用于教学和实验，使用时，学生科通过操作，设置参数，根据自己的需要来定义仪器的功能；同时现代测量仪器系统正向着智能化、自动化、小型化、模块化和开放系统的方向发展，基于虚拟仪器的电子测量仪器可满足这种要求。
1 系统设计及原理1．1 系统的硬件设计虚拟仪器(virtual instrument，VI)是20世纪80年代末由美国国家仪器公司(national instrument corp，NI)提出的新概念。
它以通用计算机为基础，加上特定的硬件接口，用户通过软件开发平台编写应用程序，以完成传统仪器的功能。
虚拟仪器技术已经得到工业界的广泛接受与运用，成为仪器技术的主流。
基于测试仪器的波形识别研究
检测和消除 、去噪等预处理 的基础之上 ，提 出了运用差分、均值的方法提取 波形识别的特征信息。并用 Ｂ Ｐ算法 进行波形识别的实现 。最后给出了一种 较为典型的失真波形的仿真实验 。仿真结果表明该方法能取得较为有效的识 别结果。 关键词：波形识别 ；特征矢置提取 ；数值差分 中图分类号： Ｔ 文献标识码 ： Ａ Ｍ１ ３
握鱼
４ 结 论
仿真试验结果表明，机组 Ｒ 时采用滑 压运行性能较好，水位 Ｂ 波动较定压运行小得多。这对实际机组 Ｒ 功能的设计和完善提供 Ｂ 了有效的参考 ，可以考虑对实际机组进行改造 ，即 Ｒ Ｂ后采用滑压 运行 。这种改变对机组安 全稳 定运 行意义重大 。滑压回路 的整 定， 要 兼 顾 以 下 两个 方面 ： （） １ 保证锅炉上水的安全性及汽机调 门的适 当位置。 （） 量减少主汽压变化， 以保证锅炉各参数相对稳定 。 ２尽 根据 ３号机组运行经验和低负荷时预防性试验结果 ，滑压回路 整 定值为 ：滑压 速率 为 ０２ ａｍｉ， 压起 始压 力为 当前 实际压 ． ＭＰ ／ ｎ 滑 力，滑压 目标值为 １ ｜ ＭＰ ５３ ７ ａ。＠
（ ｉ ｏ ｃ ｄ ｒ Ａｃ ｄ ｍｙ Ｗ ｕ ａ ｂ ｉ Ａ ｒ Ｆ ｒ ｅ Ｒａ ａ ａ ｅ ， ｈ ｎ Ｈｕ ｅ ，
４ Ｏ １ ３０９１
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｏ ｃ ｍ ｅ ｏ ｔ ｅ ｉｔ ｌ ｅｎ ｅ ｄ ｍ ａ ｄ ｏ ｅ ｔ ｉｓ ｒ ｍ ｅ ｓｒ ｃ ：Ａ ｃ ｎ ｅ ｄ ｔ ｈ ｎｅｌ ｉ ｇ ｃ ｅ ｎ ｆ ｔ ｓ ｎ ｔ ｕ ｎ
事控 制系统性能评 价方面的研 究。
文章编号 ： １ ７ ・ ０ １２ ０ ）１ ０ ０ －３ ６ １ １ ４ （０ ７０ ・０ ７ ０
基 于 测 试 仪 器 的波 形 识 别研 究
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基于波形识别技术在电压表中的应用研究
摘要：介绍了一种基于基波（正弦波、三角波、方波）波形识别技术和量程的自动切换开发平台的电压表。
通过采用单片机89C51和ADC0809来实现波形的自动识别和量程的自动切换。
这种电压表能直接通过LCD字符显示出所测的波形，并免除了在超过当前量程时需要手动转换量程的缺点。
这种波形识别技术在智能故障诊断中、心电监护临床医学等中都有应用。
相信这种技术在以后的科研工作中有更好的发展前景。
关键词：波形识别量程自动切换LCD字符显示
1、引言
数字仪表是把连续的被测模拟量自动地变成连续的、用数字编码方式并以十进制数字自动显示测量结果的一种测量仪表。
数字电压表（DMM）是指可直接测量电压参量的仪表，其功能可任意组合并以十进制数字显示被测量的结果，应用十分广泛。
与传统的模拟测量仪表相比，避免了人为的“视差”，提高了准确性和可靠性。
2、方案设计与论证
2.1设计要求
（1）识别波形：正弦波、方波、三角波；（2）输入信号范围：1mV-300V；（3）输入信号频率：10HZ-8MHZ；（4）量程：自动识别、自动切换；（5）测量精度：+0.5%；（6）用LCD字符显示波形（正弦波、方波、三角波）。
2.2方案设计
2.2.1自动量程切换方案
根据被测量的大小，仪器自动切换到不同量程的传感器上运行。
图1是不同量程传感器切
换的原理框图。
图中仅以两个（也可以是多个）不同量程的传感器为例，说明其工作原理。
图1量程传感器切换原量框图
假设传感器的最大测量范围为M1，2传感器的最大测量范围为M2，且M1>M2。
两个传感器的工作均由单片机控制，程序设计为：仪器启动后总是1传感器先接入工作，2传感器处于过载保护状态，以免因过载而损坏2传感器。
然后根据被测量的大小，确定由哪一个传感器工作。
但传感器元件参数分散、稳定性不理想、功率高等方面的因素不适采用。
2.2.2 显示方案
采用LED（发光二极管）作为显示部分。
采用8位LED动态扫描显示能改善外部信号对显示的干扰，并具有显示亮度高，显示速度快等优点，但单片机在工作时要求CPU不停地对LED更新，这将会降低系统的运行速度，且占用资源比较多，并且LED显示的形式比较单一，功能简单，比较耗电。
本次设计不光是要求显示电压值，还要求显示出所测的波形类型。
因此需要数码管较多使硬件电路变得更复杂。
人机交换比较困难。
3、硬件电路设计
3.1系统原理
本设计的硬件部份共包括量程的自动切换，有效值电路、峰值电路、模数转换、单片机控制、波形识别电路及LCD显示等组成。
设计的总体思路是首先将交流模拟信号通过量程的自动切换模块将电压值转换到合适的工作电压范围内，再将电压信号送到有效值电路和峰值电路进行测量，然后让两路测量结果通过模数转换后直接进入单片机，经单片机进行相应的处理后识别出波形，并运算出其有效值，最后送至LCD显示出结果。
若输入的被测信号电压不在合适的量程之内，单片机经过判断后控制微型继电器对自动量程电路作相应的调整，以实现自动量程切换功能，同时还起到保护后续电路的作用。
3.2 各模块硬件设计
3.2.1 量程自动切换部分
为了对不同量级的电压信号进行测量，对输入信号进行放大时就不能采用相同的增益倍数。
系统要求能根据不同信号幅值，自动选择相适应的增益倍数。
程控放大器量程切换的原理框图如图2所示。
图2程控放大量程切换原理图
图2中的程控放大器具有3条增益控制线A0、A1和A2，共具有8种可能的增益，如表3-1所示。
如果不需要8种增益，则可相应减少控制线，不用的控制线接至固定电平（如图3-2中的A0）。
图3-2中的放大器由于只采用两挡增益，因此只需要用单片机的一根接口线来同时控制程控放大器的增益控制端A1和A2的电位，A0可始终接至低电平。
本部分采用的电路原理图如下图3：
图中R2、C1、C2与AD637中的缓冲放大器构成低通虑波器，减小了输出的纹波误差，R2、W2构成输出偏移量的调节，以保证零输入时输出为零。
3.2.2波形识别电路
总结出了波形识别原理：先将有效值乘以1.414后与峰值比较，根据两者的大小关系就可以确定波形的类型，在本系统中，我们采用了单片机89C51和A/D0809来实现波形识别，即将有效值电路输出的有效值乘以1.414后输入A/D0809的IN0端，将峰值电路输出的峰值直接接到A/D0809的IN1端，并将它们转换成数字量，再通过单片机程序比较其大小，如果IN0=IN1，即可以判断出是正弦波，如果IN0>IN1，即可以判断出是方波。
如果IN0〈IN1，即可以判断出是三角波。
3.2.3控制部分
在设计控制电路时，为了实现本设计的智能化、自动化，可以选用PHILIPS公司设计生产的新一代P89C51RD2HBP单片机作为整个系统的控制内核。
4、测试结果
4.1波形测试结果
适当范围的测量值分别输入AD0809的IN0和IN1端比较大小，并识别出波形，再将有效值电路的输出值送到AD574转换成12位的数字信号，将所采集到的数字信号通过89C51单片机进行处理后，然后将单片机的P1口的信号与LCD的地址信号对应，从而进行LCD 动态显示。
结果如下：
当INT0=INT1时，输出的是正弦波。
当INT0>INT1时，输出的是方波。
当INT04.2数值测量与误差分析
频率固定、电压变化。
用TFG1005型DDS函数信号发生器提供频率固定为1KHZ有效值在0.1-1V范围内变动的正弦信号，以MY65型数字万用表作为基准对本设计的测量结果进行误差分析，可得如图4所示的相对误差随电压的变化趋势。
显然在量程的中间部分最小，测量最准确。
主要原因是在该段电压范围内AD637的转换精度最高。
5、结论
通过一段时间的努力，首先通过资料和文献的收集和查阅，对本设计进行了初步的方案设计。
然后通过实际电路对方案进行论证，在论证过程中，修改设计方案的不足。
如初期的软、硬件模块分部乱杂，在各个模块中选取方案方面也没考虑优等。
方案拿出后，接着是方案单元电路的实现，包括硬件单元设计和软件设计。
但本次设计也还存在一些不足，由于电路过大。
不能做出实物。
但相信波形识别技术会向更宽的方向发展，识别出更多的波形。
研究出专门用于波形识别的仪器。
参考文献
[1]马彦恒，基于vxibus的波形模糊识别的研究[J] 电网技术
[2]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京：电子工业出版社.2004年感谢您的阅读！。