探析电器试验中计算机数据检测与处理技术

广州大学 莫 靖

广东理工学院 陈波鸣

广州商学院 陈马源

本文主要从电器试验的角度出发，对计算机数据检测与处理技术展开研究，分析计算机电寿命试验装置的工作原理以及数据采集技术，与此同时还介绍了电压频率以及功率因数的计算方式，意在提高计算机技术在电器试验中的利用率，充分发挥其作用，希望对相关工作人员具有一定参考价值。

近年来计算机技术应用得越来越广泛，各行各业的发展均离不开计算机技术，尤其是在电器试验中，更加需要使用计算机技术进行逻辑控制、数据分析处理以及数据显示等，该技术可以显著提升电器试验工作的质量和效率。目前将计算机技术与电器试验结合起来，已经是该领域工作人员研究的主要内容，本文从交流接触试验设备的角度出发，分析计算机监测技术以及电压频率的具体计算方式。

1 电器试验装置中的电寿命装置分析

对接触器进行电寿命试验，主要目的就是判断接触器在正常运行的状态下，无需修理就可以承受的最大次数操作，因此，为了令其可以使用不同的条件，在对接触器进行通断电试验操作的过程中，需要符合不同的接通以及分断下的负载条件，而为了实现这些负载条件，必须要控制好计算机的闭合系统。通常试验装置主要由以下几方面构成，第一是电阻以及由电感构成的模拟负载，一般而言，其是可调节的，主要是用来调节功率因数以及装置最大的承载电流。第二是触电，技术人员通过切换触点，即可获取额定电流，现阶段华研586138MB的工业控制机在计算机试验中应用得较多，其采样点主要是额定电压、试品触点之间的电压以及回路电流，其中PLC720作为数字被量输出板，然后通过固态继电器是实现对触点的控制。该装置的主要工作原理是由于试品的励磁线圈分为交流和直流线圈两种，在直流固态继电器的输出端上还可以安装上整流桥，通过此种方式，不仅可以令计算机能够有效控制直流线圈，同时还能实现对交流线圈的有效控制。

2 数据采集技术的具体分析

为了更加精确地描述50以及60 Hz条件下电压以及电流的波形，采样周期最好应控制在1 ms左右，本试验设计的采样周期就为1 ms，也就是说计算机每隔1 ms即会中断一次，由于中断服务程序的核心作用为数据采样以及逻辑控制，一般来说令计算机中断的手段有很多，本文主要分析一种无须使用任何外界资源，只需要利用计算机内部资源的一种方式。由于计算机的内部往往安装了具有定时计数功能的芯片8253，因此计数器0的输出会连接到内部8253中的终端控制器，而计算机系统内部，则通过填写8253计数器的初始值，令计算机每55 ms即可以出现INT8h的中断。该装置最主要的作用就是修改计算机内部的时间，从而实现定时操作。具体的实践方式就是，技术人员首先取出INT8h的中断矢量，然后令其重新指向系统，确保其不利用中断。其次，修改8253计数器上的初始值，令INT8h可以从每55 ms就中断一次变为1 ms才会中断，每次中断后技术人员的主要任务就是采样与控制，确保数据的准确性。最后，为了尽可能减少对原系统的干扰，令INTT8h每执行55次就运行一次INT60h，利用此种方式，保障INT8h的中断服务仍旧可以每55ms就可以运行一次。

3 电网频率的运行方式分析

当前计算机数据检测技术主要的主要频率为50或者是60 Hz，技术人员如何利用计算机收集到的电压信号计算出电网频率，是电器试验装置的核心技术，傅里叶变换就为转换信号时域以及频域的提供了良好的方法，利用此种方式，技术人员可以用其求出视域信号的视觉频谱，与此同时通过信号的频谱，还可以重现时域信号。即利用以下公式：

该公式中h(t)表示的是时域信号，H(f)则表示的是与其相对应的频域信号，H(f)通常表示的是一个复函数，其主要包括实部以及虚部，即，该数据也可以利用幅度以及相位表示，即，其中，，从其运行的情况上来分析，在对信号进行采样的过程中，经常是在有限的时间内进行的，这一时间区间被称之为时间窗，技术人员需要在有限的时间内，收集采样数据以及相应的对应谱。从上述几个特征量来分析其时间间隔，谱的给定的分量周期用1/f0表示，时间窗口的周期可以用1/fw，采样周期则为1/fs，上述频域的特征值主要有谱峰频率f0，谱峰的宽度用表示fw，谱的周期重复间隔为fs。一旦被观测信号的初始相角为0，其正弦信号为单色信号，一旦存在f0=Nfw，此种状态下，谱的单色性最佳，否则就会出现形状为sin(f) /f的谱分布方式，此种情况被称之为谱泄露，由于被观测信号其初始相位0以及N属于整数，但是在实际操作中难以有效控制。因此，为了尽可能减少谱泄露对整个谱分析过程造成的干扰，因此为了确保试验结果，可以适当地延长观测时间，然后利用标准正弦波计算通过时间窗而造成的谱泄露出现的频谱。另外，根据直接傅里叶的变换运算方式，技术人员需要对N个采样点进行N2的运算，运行速度较慢，而根据快速傅里叶变换，可以将计算次数降低到(N/2)log2N，显著提升了计算速度，为数字信号的处理提供了较大的便利。除此之外，根据傅里叶变换公式，计算频率的具体方式为，将电压采样的N个数据放入到数组X(N)中，然后利用公式对其进行变换，最终将结果实部放在数组x(n)中，计算出实部以及虚部绝对值最大位置相对应的n，从而利用以下公式即可以求出计算电网的频率f0=nfs/N，从该公式可以看出，采样数据N直接影响着电网频率的计算精确度，因此，为了确保计算结果的精确性，技术人员应尽可能多收集一些采样数据。

4 功率因数的具体计算方式分析

由于电压以及电流相位差的余弦值被称之为功率因数，因此，技术人员只需要对电压以及电流进行数据采样，就可以计算出其具体的相位，然后令相位相减，则可以根据减法后的余弦值，也就是功率因数。现阶段大部分设备中使用的供电电源均为50或者是60Hz的余弦值，然后信号的相角即可以被确定为，当对上述公式进行分析时发现，一旦观测的谱峰宽度为fw无法符合f0=Mfw，在计算初始相角时，可以假设tw=Mt0+tΔ，θ=2πf0tΔ，则：

5 计算机检测与处理技术的算法仿真以及应用分析

在对上述装置进行仿真研究的过程中，首先需要假设电压以及电流的信号，分别为，采样点数可以用N=28，即为256表示，而次奥洋频率f则为200 Hz，当电网的频率设计为50Hz时，则可以计算求出电网频率约为50.23 Hz，一旦将其进行取整，则可以计算出装置电压取角α=-30.00055°，则电流的初始角通过计算约为α=-60.00055°，而当电网的频率设置为f=60 Hz时，则可以计算得出整个频率约为60.44 Hz，将其取整数后，则电压的初始角为α=-29.98834°，电流的初始角约为α=-59.988°，为了确保数据计算的准确性，可以尽量多选取一些采样点数，但是一旦其增加，计算任务以及计算时间就会相应增加，降低频率以及功率因数的计算效率，由此可以看出，上述装置用来采样的点数以及采样频率可以用的以上公式计算出来，基本上能够满足相关的要求，但是如果还需要进一步提升数据的准确性，则必须额外添加DSP该一技术正处于不断的研究中。

6 DSP系统在数据检测以及处理技术中的应用分析

DSP系统在计算机中涉及的内容较多，该系统具有初始化数据的功能，一旦其从外部获取到了数据信息，则可以对其展开加速度计，然后将陀螺输出的信号转化为数字量，最终结合实际要求从而计算出角速度以及加速度等数据，利用该系统，还可以整个各自的误差方程，然后利用卡尔曼滤波法展开求解，最后计算得出系统中可能存在的误差，最后根据这个误差值，对整个系统进行补偿处理，有利于技术人员收集到正确的信息，并未将上述信息传输到控制单元上提供较大的便利。除此之外，从该系统的软件上来分析，其除了具有电源模块外，还拥有数据信息收集设计模块，在对温度或者是模拟信号的信息进行收集的过程中，可以将信号进行放大处理，然后利用AD计算出来，并且还可以利用FPGA进行相应的运算。DSP启动模块是整个DSP系统的核心内容，一旦该模块连接上电源后，将会自动将芯片上的应用程序转移到RAM中，并且将其外扩为RAM应用程序，通常来说，由于RAM芯片中含有IK字节空间，因此，技术人员可以通过编制一段程序，进行一下操作，首先设计一个较为合理的EMIF产出，然后对外部的RAM模块进行初始化还原操作，最后将Flash系统中的应用程序转移到其他位置，将程序控制权上交到RAM系统程序中，令编制的应用程序对信息数据展开编译，并录入到系统芯片中，则一旦装置与电源连接，就能自动收集和检测信息数据，进一步优化整个装置的设计，令其朝着更加智能化的方向发展。另外，通过此种方式虽然检测的准确率较高，但是由于系统中输出的是模拟信号，因此，只有将其转化为FPGA信号，技术人员才能对其进行收集和整理，再加上由于I/F这一转换方式，主要是从电荷平衡理论中演化而来的，因此，当利用标准电流形成积分电荷量的这一过程，相关的技术人员必须要不断地修正积分荷量，才能确保整个计算过程的准确性。总之，在利用DSP技术对数据运算系统展开设计的过程中，不仅能够对整个设计程序予以优化，同时还可以确保计算数据的精确性，进一步扩大其应用范围。

结束语：总而言之，在电器试验中应用计算机检测以及处理技术，不仅能够显著提升电器试验工作质量和效率，同时还能降低工作人员的工作量，现阶段该技术被广泛应用在电器试验检测中，因此，相关的技术人员需要重视计算机检测以及处理技术的研究工作，进一步丰富该技术的内容，充分发挥其作用。