
- •Глава 7 цифровая регистрация и анализ сигналов
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Цифровая измерительная регистрация
- •7.2.1. Устройство цифрового измерительного регистратора
- •7.2.2. Дискретизация, квантование и восстановление сигнала
- •7.2.3. Задание интервала регистрации
- •7.3. Цифровой анализ сигналов
- •7.3.1. Области анализа
- •7.3.2. Анализ во временной области
- •7.3.3. Анализ в частотной (спектральной) области
- •7.3.4. Вычисление параметров электропотребления
- •7.4. Характеристики типичных регистраторов/ анализаторов
- •7.4.1. Регистраторы/анализаторы параметров электропотребления
- •7.4.2. Мини-логгеры
- •7.4.3. Компьютерные средства регистрации и анализа
7.4. Характеристики типичных регистраторов/ анализаторов
Существует несколько вариантов реализации процедур регистрации и анализа. Наиболее широко распространены малогабаритные автономные регистраторы/анализаторы различных физических величин (процессов), а также компьютерные средства регистрации и анализа. Рассмотрим их основные возможности и характеристики.
7.4.1. Регистраторы/анализаторы параметров электропотребления
Современные микропроцессорные регистраторы/анализаторы параметров электропотребления в электрических цепях – это переносные малогабаритные приборы. Основные характеристики типичных представителей этого класса таковы:
• возможность работы с однофазными и трехфазными цепями (в том числе несимметричными);
верхний предел диапазонов измерения входных напряжений – линейных до 600... 1000 В, фазных до 500...600 В;
верхний предел диапазона измерения входных токов (с применением токовых клешей, обеспечивающих измерения без разрыва цепи исследуемого тока) – до 2000...5000 А (в зависимости от типа используемых клещей);
выходная информация – средние квадратические (действующие) значения напряжений и токов, значения мощностей (активной и реактивной – индуктивного и емкостного характера), коэффициентов мощности (соs φ) по каждой фазе, частоты сети, энергии (активной и реактивной как индуктивного, так и емкостного характера);
программируемые режимы работы и диапазоны измерений;
представление зарегистрированных сигналов напряжений и токов во временной и частотной областях, числовое и графическое представление спектрального состава напряжений и токов (при поддержке специализированного программного обеспечения);
возможная длительность регистрации – до нескольких месяцев;
объем внутренней памяти данных – 128 Кбайт... 1 Мбайт (возможно также использование дополнительных карт памяти);
различные режимы запуска (по заданному текущему времени или по заданному уровню входных величин);
внутренний энергонезависимый таймер (текущие дата и время);
наличие специализированного программного обеспечения, которое позволяет осуществлять обстоятельный анализ зарегистрированных данных на персональном компьютере;
погрешности измерения и регистрации напряжений и токов (без учета измерительных трансформаторов) во всем рабочем диапазоне температур: ±(0,5 % значения результата измерения + 2 единицы младшего значащего разряда);
погрешности измерений активной и реактивной мощности (без учета измерительных трансформаторов): ±(1,0% значения результата измерения + 2 единицы младшего значащего разряда);
частота дискретизации АЦП – до 100 кГц;
диапазон рабочих температур – 0...50 °С;
масса – 1 ...3 кг.
Такие приборы (совместно со специализированным программным обеспечением) позволяют измерять, регистрировать и вычислять:
текущие средние квадратические (действующие) значения напряжений и токов; максимальные, усредненные и минимальные значения напряжений и токов во всех фазах на всем интервале регистрации;
текущие значения активной и реактивной (как индуктивного, так и емкостного характера) мощностей; максимальные и минимальные значения активной и реактивной мощностей на всем интервале регистрации; суммарную мощность по всем фазам;
потребленную на интервале регистрации активную и реактивную энергию;
текущее значение частоты электрической сети;
текущие и экстремальные значения коэффициентов мощности (соsφ);
формы кривых сигналов напряжений и токов во всех фазах; значения коэффициентов общих гармонических искажений напряжений и токов в каждой фазе; процентный состав гармонических составляющих напряжений и токов в каждой фазе с графическим представлением в спектральной области, а также в табличной форме.
Зарегистрированные прибором данные по окончании регистрации переносятся в персональный компьютер. Компьютер затем при поддержке программного обеспечения выполняет окончательный анализ и представление информации в табличном и/или в графическом виде.
Поскольку ресурсы памяти приборов ограничены, то типичной для всех цифровых измерительных регистраторов является необходимость выбора оптимального соотношения между шагом дискретизации Тд и общей продолжительностью (интервалом) регистрации Тр.
Программировать обычно можно любые значения шага регистрации в пределах возможного диапазона с разрешающей способностью 1 мин. При большем объеме внутренней памяти (или при использовании карты памяти с большим объемом) возможная продолжительность регистрации пропорционально возрастает.
Программный пакет таких регистраторов/анализаторов обеспечивает различные алгоритмы обработки (анализа) и представления информации. Возможное графическое и табличное представление результатов регистрации и анализа весьма разнообразно.