頻率和真有效值數(shù)據(jù)采集

您是否正在尋找一種快速簡便的方法來計(jì)算、顯示和記錄頻率和/或真有效值數(shù)據(jù)？你對省錢感興趣嗎？DATAQ Instruments， Inc. 為您提供解決方案。從 2003 年 7 月發(fā)布的WinDaq數(shù)據(jù)采集軟件（2.85 版）開始，可以計(jì)算、顯示和記錄頻率和真有效值數(shù)據(jù)，而無需增加新硬件的成本。

獲取精確頻率和真有效值數(shù)據(jù)的能力使用戶在從生命科學(xué)到工業(yè)數(shù)據(jù)采集的廣泛應(yīng)用中受益。例如，醫(yī)學(xué)研究人員可以使用這些特征來提取平均壓力和流量以及心率。工業(yè)技術(shù)人員可以使用它們根據(jù)正弦和非正弦波形計(jì)算RMS，并在各種情況下進(jìn)行RPM和流量測量。

應(yīng)用

真有效值工業(yè)變速電機(jī)電壓和電流 （V， I） 線路電壓和電流 （V， I）

生命科學(xué)平均血壓和流量

頻率工業(yè)轉(zhuǎn)速測量 線路電壓頻率（赫茲） 流量計(jì)輸出（升/米） 風(fēng)速（英里/小時(shí)）

生命科學(xué)心率（BPM

由于頻率通常被理解，我將首先討論真有效值計(jì)算及其值。還包括一個(gè)簡短的過程來演示使用這些新功能的易用性。對于那些不熟悉WinDaq 的用戶，此過程將讓您了解WinDaq的非編程環(huán)境的用戶友好程度。對于有經(jīng)驗(yàn)的WinDaq用戶，該過程將引入新的菜單和選項(xiàng)。

真有效值計(jì)算

就功率而言，RMS可以定義為交流電壓的直流當(dāng)量。例如，如果在電阻器上放置一個(gè) 20V 直流電源，導(dǎo)致 10 瓦的功率耗散，那么當(dāng)一個(gè)等于 20Vrms 的正弦或非正弦交流電源連接到同一個(gè)電阻器上時(shí)，也會耗散 10 瓦的功率。

WinDaq使用真 RMS 的數(shù)學(xué)定義來推導(dǎo) RMS：where：

vn= 瞬時(shí)電壓和 W = 窗口大小

萬一測量正弦波形，只需將峰值電壓乘以.707即可確定RMS。正弦波形測量的典型示例可能包括交流線路電壓的RMS值。然而，絕大多數(shù)測量都是非正弦波形，需要真有效值計(jì)算。例如，來自脈動壓力或流量波形的平均血壓和/或流量，或來自變速電機(jī)的 RMS 電壓和電流。

頻率計(jì)算

常見的工業(yè)測量是每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) （RPM）。WinDaq軟件使用接近傳感器在電機(jī)軸每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一個(gè)脈沖，并選擇合適的觸發(fā)電平和窗口大?。▋烧叨荚跇?biāo)題為“使用 RMS 和頻率采集”的部分中介紹），可以輕松計(jì)算、顯示和記錄電機(jī)軸速度（以 RPM 為單位）。請注意，以這種方式記錄 RPM 時(shí)，每轉(zhuǎn)多個(gè)脈沖會產(chǎn)生不準(zhǔn)確的結(jié)果。例如，如果測量具有 150 個(gè)齒的齒輪的 RPM，該齒輪每轉(zhuǎn)產(chǎn)生 150 個(gè)脈沖，則WinDaq顯示的 RPM 值將是實(shí)際 RPM 的 150 倍。您可以使用WinDaq（mx+b） 中的校準(zhǔn)設(shè)置來補(bǔ)償這一點(diǎn)。

醫(yī)學(xué)研究人員可以使用頻率采集方法從脈動血壓和心電圖波形中得出心率。

使用RMS和頻率采集

RMS 采集測量 RMS 時(shí)，必須首先定義窗口大小。您選擇的窗口大小將確定WinDaq用于計(jì)算 RMS 的示例的大小。您必須向WinDaq提供足夠的數(shù)據(jù)（至少兩個(gè)完整的周期）才能生成準(zhǔn)確的結(jié)果。如果使窗口大小過大，則可能會平均較小的電壓變化，從而使RMS結(jié)果的響應(yīng)速度降低。一個(gè)好的準(zhǔn)則是選擇一個(gè)足夠大的窗口大小，以包含幾個(gè)完整的周期。

（A）包含少于一個(gè)完整周期且數(shù)據(jù)不足，無法產(chǎn)生準(zhǔn)確的測量。為了準(zhǔn)確計(jì)算RMS，您的窗口應(yīng)包括幾個(gè)周期（B）。

要設(shè)置 RMS 測量的窗口大小，請從編輯下拉菜單中選擇首選項(xiàng)》RMS 窗口大小。在“窗口大小 =”文本框中輸入適當(dāng)?shù)闹怠?/p>

頻率采集與 RMS 采集類似，頻率采集要求您選擇適當(dāng)?shù)拇翱诖笮?。一個(gè)好的指導(dǎo)方針是周期的 10 倍（完成一個(gè)周期所需的時(shí)間）。例外情況是占空比為50%的方波信號。在這種情況下，一個(gè)好的窗口大小將是周期的 》2 倍。

要設(shè)置窗口大小和觸發(fā)級別，請從編輯下拉菜單中選擇首選項(xiàng)》頻率。在“窗口大小=”文本框中輸入適當(dāng)?shù)闹怠?/p>

接下來設(shè)置觸發(fā)器級別。觸發(fā)電平用于確定每個(gè)周期的起點(diǎn)。為避免由于峰值電壓變化而導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確，觸發(fā)器應(yīng)放置在正在測量的信號的近似中心。

要設(shè)置觸發(fā)級別，請單擊“設(shè)置級別”按鈕，屏幕上將出現(xiàn)一個(gè)級別指示器。放置電平指示器，然后單擊鼠標(biāo)左鍵以輸入所選值。

設(shè)置窗口大小和觸發(fā)電平后，從編輯下拉菜單中選擇通道設(shè)置，然后選擇“RMS”或“頻率”作為采集方法。

選擇“確定”，您就可以獲取數(shù)據(jù)了。

結(jié)論

過去，頻率和/或RMS測量需要對DI-78B（帶信號調(diào)理模塊）等設(shè)備進(jìn)行增量投資。隨著這些新獲取方法的加入，當(dāng)前的WinDaq/Lite用戶可以免費(fèi)下載最新版本。那些使用WinDaq/Pro或Pro+版本2.84或更早版本的人可以支付少量費(fèi)用進(jìn)行升級。升級后，只需單擊幾下鼠標(biāo)即可訪問 RMS 和頻率采集。

審核編輯：郭婷