交流电压有效值测量

三相交流电路电压电流的测量实验报告-回复一、实验目的通过三相电路的测量，了解三相电路的电压和电流，熟悉电压表、电流表的使用，了解电流互感器的基本原理。

二、实验原理1、三相电路三相电路是由三个电源组成的电路，即三相电源。

它具有三个相位及每个相位上的电压和电流。

三相电压以120°相位差交替出现。

2、电压和电流的测量电压和电流的测量需要使用电压表和电流表。

通常，由于不同的电路及电路参数，要选择不同种类的电压表和电流表。

在实际测量中，要根据实验需求来选择合适的测量仪器。

3、电流互感器电流互感器是指将高电压电流变成低电压小电流的专用变压器。

它主要用于测量大电流，是电测中的一种基本仪器。

在使用电流互感器时，要注意合适的选用范围。

具体操作时，将电流互感器接在三相电路中，以测量电路中的电流。

三、实验器材三相电源、电压表、电流表、电流互感器、连接电缆、插头和插座、实验台。

四、实验过程1、首先检查三相电源的接线是否正常，电源开关是否打开，保证实验环境的安全。

2、按照图1连接实验线路，将电压表接在Uab上，将电流表接在Ia上，并将电流互感器插在Ia电路上。

3、将电源开关打开，按下电流表、电压表的启动钮，观察实验电路的电压和电流读数，记录三相电路的电压和电流读数。

4、将实验中测得的电压和电流数据整理成表格，计算出三相电路的平均电压、有效值电压以及平均电流、有效值电流。

5、反复测量，取平均值，减小可能由于仪器误差带来的误差。

五、实验结果及分析1、实验数据记录通过实验，可以得到三相电路的电压和电流读数，如下表所示：电压（V）电流（A）-220.0 2.0222.2 2.1219.8 2.2-2、实验结果分析三相电路的平均电压、有效值电压、平均电流以及有效值电流计算公式如下：平均电压V_avg = 1/3 (Vab+Vbc+Vca)有效值电压V_rms = 1/√3 V_avg平均电流I_avg = 1/3 (Ia+Ib+Ic)有效值电流I_rms = 1/√3 I_avg通过实验数据计算可以得到，三相电路的平均电压、有效值电压、平均电流以及有效值电流如下：平均电压V_avg = 220.7 （V）有效值电压V_rms = 127.6 （V）平均电流I_avg = 2.1 （A）有效值电流I_rms = 1.2 （A）实验数据与理论值相符，证明了本次实验的正确性和准确性。

《模拟电子技术基础》课程设计目录摘要....................................... .. (1)1.电路方案论证与选择1.1系统基本方案 (2)1.2各模块方案论证与选择1.2.1直流稳压可调电源模块 (2)1.2.2电压衰减模块 (2)1.2.3 AC-DC转换模块 (4)1.2.4数字显示模块 (6)2.电路仿真 (7)3.焊接与调试3.1材料清单 (12)3.2过程描述 (13)4.参数测量及验证 (14)5.心得体会 (15)6.参考文献 (15)7.实物图 (16)课程设计任务书学生姓名：专业班级：电信12级指导教师：刘守军工作单位：信息工程学院题目: 电压交流有效值测量电路设计仿真与实现初始条件：可选元件：集成运算放大器、电阻、电位器、电容若干，直流电源，或自备元器件。

可用仪器：示波器，万用表，直流稳压源，函数发生器要求完成的主要任务:（1）设计任务根据要求，完成电压交流有效值测量电路的仿真设计、装配与调试，鼓励自制正弦信号发生器和稳压电源。

（2）设计要求①输入电压峰值10＜v ，允许误差为±2％，采用LED分段显示，分段区间自定，可加入音响指示；②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。

③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。

④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。

⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。

时间安排：1、前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。

2、后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要模拟电子技术课程设计是继《模拟电子技术基础》理论学习和实验教学之后又一重要的实践性教学环节。

它的任务是在学生掌握和具备电子技术基础知识与单元电路的设计能力之后，让学生综合运用模拟电子技术知识，进行实际模拟电子系统的设计、安装和调测，利用Multisim等相关软件进行电路设计，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和电子技术实践技能，让学生了解模拟电子技术在工业生产领域的应用现状和发展趋势。

交流检测真有效值芯片原理介绍及实用电路1、真有效值数字电压表的基本原理利用真有效值(TRMS)数字仪表,可以准确、实时地测量各种波形的有效值电压,满足现代电子测量之需要。

,借助于电路对输入电压u进行“平方→ 取平均值→开平方”运算,就能获得交流电压的有效值。

因这是由有效值定义而求出的,故称之为真有效值。

目前生产的真有效值/直流转换器(如美国ADI公司的AD636、AD736,美国LT公司的LTC1966等),都是采用这种原理而设计的。

真有效值电压表比平均值电压表测量典型波形的误差更小。

下面来介绍工程上常用的LTC1966的原理及使用。

2、LTC1966工作原理LTC1966是美国凌特公司(LT)于2002年最新推出的真有效值RMS/DC转换器,与其他RMS/DC产品相比较,它在完成乘法／除法运算时,未采用通常的对数-反对数的计算方法,而是采用了全新的D-S计算技术。

LTC1966具有简单电路接法(只有一个外接平均CAVE)、灵活的输入／输出结构(差分或单端)、灵活的供电方式(2.7V~5.5V单电源,最大范围为±5.5V双电源)、高准确度(50Hz~1kHz的误差只有0.25%)、良好的线性(小于0.02%)、很宽的动态电流范围、易于校准等特性。

图1 LTC1966管脚排列及内部框图LTC1966采用MSOP-8封装,管脚排列及内部框图如图1所示,各引脚功能如下：GND—地;UIN1、UIN2—差分输入端1和2;USS—负电源端,对地接-5.5V电源或直接接地;UOUT—电压输出端。

RMS平均值是通过此引脚与COM引脚之间的平均值电容CAVE来实现转换。

COM—输出电压返回端。

输出电压的产生和该引脚的电压有关。

一般COM端接地,在AC+DC输入情况下,UOUT与COM引脚之间不平衡,该引脚应对地接一小电阻;UDD—正电源端。

电压范围为2.7V~5.5V;EN—使能控制端,低电平有效。

LTC1966内部主要包括4部分电路：D-S调制器、极性转换开关、低通滤波器(LPF)和关断控制电路。

市电电流电压的真有效值测量算法1. 前言市电电压电流的真有效值测量一直是电力系统中的重要问题之一。

在实际工程中，准确测量市电电流电压的真有效值，不仅能够保证设备的安全稳定运行，也对电力系统的负载分析、电能计量和能效评估等方面具有重要意义。

2. 真有效值的概念在交流电路中，电压电流波形一般为正弦波形，其有效值是指其等效的直流值。

而真有效值则是指其与直流信号等效的功率值。

对于正弦波形的电压电流而言，真有效值等于其有效值。

而对于非正弦波形的电压电流，其真有效值通常要通过算法来计算得出。

3. 真有效值的算法在市电电流电压的真有效值测量中，经典的方法包括平方积分法、均方根法、FFT变换法等。

在C语言中，可以通过编写相应的程序来实现这些算法。

3.1 平方积分法平方积分法是一种最简单的多周期法，它通过将信号平方后再进行积分求和的方式来得到信号的真有效值。

具体的C语言程序可以通过以下步骤来实现：- 读取电流电压信号- 将信号进行平方处理- 对平方后的信号进行积分求和- 对积分结果进行平方根运算得到真有效值3.2 均方根法均方根法是一种基于模拟信号的功率信号处理方法，它是通过对信号进行平方求和后再开方来得到信号的真有效值。

在C语言中，可以通过以下步骤来实现均方根法的算法：- 读取电流电压信号- 将信号进行平方处理- 对平方后的信号进行求平均值- 对平均值进行开方运算得到真有效值3.3 FFT变换法FFT变换法是一种基于信号频域分析的方法，它通过对信号进行快速傅立叶变换后再对结果进行处理来得到信号的真有效值。

在C语言中，可以通过调用相关的FFT库函数或编写FFT变换的算法来实现FFT变换法。

4. 算法比较与选择以上介绍的三种算法各有优劣，可以根据具体的应用场景和要求进行选择。

平方积分法简单直观，但对非正弦波形的信号适应性较差；均方根法适用范围广，计算量较小；FFT变换法则有精确度高、适应性强的优势。

5. 结语市电电流电压的真有效值测量算法在电力系统中具有重要的应用价值，C语言作为一种通用性强的编程语言，可以很好地支持真有效值的计算。

检测交流电压比较简单的,先看频率是50HZ还是60HZ,也就是说一个周期是20MS还是16.67MS,以采样周期=周期/采样次数.采样次数最好能大于等于8次.以50HZ,周期20MS 为例:用1ms采样周期采样交流电压,采样20次累加,求平均,就得出交流电压的电压了!!!! ------------------------------------------------------------------------------- 启动以后，若干次平均，以后的平均值数据和这个平均值比较，大于0.1%偏差就不显示，连续三次大于0.1%偏差，才显示，并用新值代替旧值.----------------------------------------------------：看书上对于50HZ电压有效值的测量，在一个周期20ms（1/50毫秒）内采样40次，然后求均方根，从而得出有效值。

---------------------------------------------------------------------------------------------#include <pic.h>#include <math.h>#include <stdio.h>//该程序用于测电网的交流电压有效值，最后的结果将在4个LED上显示，保留//1位小数。

//为了保证调试时数据运算的精确性，需要将PICC的double型数据选成32位union adres{int y1；unsigned char adre[2]；}adresult； //定义一个共用体bank3 int re[40]； //定义存放A/D转换结果的数组，在bank3中unsigned char k，data； //定义几个通用寄存器double squ ，squad； //平方寄存器和平方和寄存器，squ又通用为存储其//它数值int uo；bank1 unsigned char s[4]； //此数组用于存储需要显示的字符的ASII码const char table[10]={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0XD8，0x80，0x90}； //不带小数点的显示段码表const char table0[10]={0x40，0x79，0x24，0x30，0x19，0x12，0x02，0x78，0x00，0x10}；//带小数点的显示段码表//A/D转换初始化子程序void adinitial(){ADCON0=0x41； //选择A/D通道为RA0，且打开A/D转换器//在工作状态，使A/D转换时钟为8ToscADCON1=0X8E； //转换结果右移，及ADRESH寄存器的高6位为"0"//把RA0口设置为模拟量输入方式ADIE=1； //A/D转换中断允许PEIE=1； //外围中断允许TRISA0=1； //设置RA0为输入方式}//spi方式显示初始化子程序void SPIINIT(){PIR1=0；SSPCON=0x30；SSPSTAT=0xC0；//设置SPI的控制方式，允许SSP方式，并且时钟下降沿发送，与"74HC595，当其//SCLK从低到高跳变时，串行输入寄存器"的特点相对应TRISC=0xD7； //SDO引脚为输出，SCK引脚为输出TRISA5=0； //RA5引脚设置为输出，以输出显示锁存信号}//系统其它初始化子程序void initial(){CCP2IE=0； //禁止CCP中断SSPIE=0； //禁止SSP中断CCP2CON=0X0B； //初始化CCP2CON，CCP2为特别事件触发方式CCPR2H=0X01；CCPR2L=0XF4； //初始化CCPR2寄存器，设置采样间隔500 μs，//一个周期内电压采40个点}//中断服务程序void interrupt adint(void){CCP2IF=0；ADIF=0； //清除中断标志adresult.adre[0]=ADRESL；adresult.adre[1]=ADRESH； //读取并存储A/D转换结果，A/D转换的结果 //通过共用体的形式放入了变量y1中re[k]=adresult.y1； //1次A/D转换的结果存入数组k++； //数组访问指针加1}//SPI传送数据子程序void SPILED(data){SSPBUF=data； //启动发送do{；}while(SSPIF==0)；SSPIF=0；}//主程序main( ){adinitial()； //A/D转换初始化SPIINIT()； //spi方式显示初始化initial()； //系统其它初始化while(1){k=0； //数组访问指针赋初值TMR1H=0X00 ；TMR1L=0X00； //定时器1清0ei()； //中断允许T1CON=0X01； //打开定时器1while(1){if(k==40) break； //A/D转换次数达到40，则终止}di()； //禁止中断for(k=0；k<40；k++)re[k]=re[k]-0X199；//假设提升电压为2 V，对应十六进制数199H，//则需在采样值的基础上减去该值for(k=0，squad=0；k<40；k++) {uo=re[k]；squ=(double)uo； //强制把采得的数据量转换成双精度数，以便运算squ=squ*5/1023； //把每点的数据转换成实际数据squ=squ*squ； //求一点电压的平方squad=squad+squ；} //以上求得40点电压的平方和，存于寄存器 squad中squ=squad/40； //求得平均值squ=sqrt(squ)； //开平方，求得最后的电压值squ=squ*154.054； //通过变压器的变比和分压电阻分配确定该系数//以上得到了实际电网的电压值squ=squ*10； //为了保证显示的小数点的精度，先对电压值乘以10uo=(int)squ； //强制把U转换成有符号整型量sprintf(s，"%4d"，uo)； //通过sprintf函数把需要显示的电压数据转换成//ASII码，并存于数组S中RA5=0； //准备锁存for(k=0；k<4；k++){data=s[k]；data=data&0X0F； //通过按位相与的形式把ASII码转换成BCD码if(k==2) data=table0[data]； //因为squ已乘以10，则需在第2位打小数点else data=table[data]； // table0存储带小数点的显示段码，//table存储不带小数点的显示段码SPILED(data)； //发送显示段码}for(k=0；k<4；k++) {data=0xFF；SPILED(data)； //连续发送4个DARK，使显示看起来好看一些，这点与 //该实验板的LED分布结构有关}RA5=1； //最后给一个锁存信号，代表显示任务完成}}。

交流电有效值的计算交流电有效值的计算是指通过测量或计算得出交流电信号在一定时间内的平均能量大小。

在交流电中，电流和电压都是随时间变化的，因此不能直接使用最大值或峰值来表示电流或电压的大小。

有效值的概念旨在提供一个与直流电相同功率的参考值。

要计算交流电的有效值，可以使用以下三种方法：平均值法、功率法和积分法。

1. 平均值法：交流电的有效值可通过将电流或电压的平方信号取平均并开方来计算。

假设电流的波形为I(t)，则交流电的有效值表示为Irms，可用以下公式计算：Irms = √(1/T ∫[0 to T] I(t)²dt)其中，T表示一个完整的周期。

例如，如果电流的波形是正弦波，那么该方法可以简化为使用最大峰值电流的70.71%：Irms = Imax/√22.功率法：根据交流电功率的定义，可以使用功率计来测量电流和电压之间的功率输出。

根据功率的平方等于电流和电压乘积的平均值，可以将交流电的有效值表示为：Irms = √(Pavg/Vrms)其中，Pavg表示平均功率输出，Vrms表示电压的有效值。

这种方法适用于通过功率计间接测量交流电的有效值。

3.积分法：通过将电流或电压信号与一个参考信号进行积分，并将结果除以积分时间来计算有效值。

该方法需要使用一些数学和信号处理技术，通常在数字信号处理领域使用。

这些方法可以适用于各种交流电信号的有效值计算。

但需要注意的是，对于非线性或非周期性的波形，这些方法可能不适用。

在这种情况下，可以借助计算机和数值计算技术进行数值模拟和数据处理。

除了计算交流电的有效值，也可以使用示波器等检测设备来显示电流和电压的波形，并通过与标准波形进行比较来估计有效值。

交流电有效值计算在电力系统分析、电路设计和实际应用中具有重要意义。

它能够描述交流电信号的实际能量，为电力传输、电能计量和电气设备的设计和使用提供准确的参考值。

有效值计算也是交流电工程中一项基本的测量和分析技术。

正弦量交流电压的最大值和有效值
正弦量交流电压的最大值和有效值是描述交流电压的两个重要参数。

正弦量交流电压的最大值，也被称为峰值或幅值，是指在交流电压变化过程中达到的最大正电压或最大负电压。

这个值通常以大写字母“E”或“U”表示，单位为伏特（V）。

对于正弦波，最大值出现在波形的顶部和底部，其数值等于波形的振幅的两倍。

正弦量交流电压的有效值，也被称为均方根值或有效直流值，是指在一个周期内，交流电压在电阻上所产生的热量与直流电压在相同电阻上产生的热量相等时的直流电压值。

这个值通常以小写字母“e”或“u”表示，单位为伏特（V）。

对于正弦波，有效值等于最大值除以根号2，即U=Um/√2。

有效值在交流电路分析中非常重要，因为它代表了交流电压在电阻中产生热效应的能力。

交流输入电压、电流监测电路设计
引言
电子设备只有在额定电压、电流下才能长期稳定工作，因此需要设计相应的监测、保护电路，防止外部输入电压或者负载出现异常时造成设备损毁。

工频交流电压、电流的大小，通常是利用它的有效值来度量的。

有效值的常用测量方法是先进行整流滤波，得出信号的平均值，然后再采用测量直流信号的方法来检测，最后折算成有效值。

但是由于供电主回路中存在大量的非线性电力、电子设备，如变压器、变频器、电机、UPS、开关电源等，这些设备工作时会产生谐波等干扰。

大型电动设备启动、负载突然变化、局部短路、雷电等异常情况出现时，供电主回路中会出现浪涌。

当这些情况发生时，供电线路上已不是理想的正弦波，采用平均值测量电路将会产生明显的测量误差。

利用真有效值数字测量电路，可以准确、实时地测量各种波形的电压、电流有效值。

下面介绍的监测电路安装于配电箱中，与外围保护电路一起实现对电子设备保护的功能。

真有效值数字测量的基本原理
电流和电压的有效值采集电路原理基本相同，下面以电压真有效值为例进行原理分析。

所谓真有效值亦称真均方根值(TRMS)。

众所周知，交流电压有效值是按下式定义的：
分析式(1)可知，电路对输入电压u 进行平方取平均值开平方运算，就能获得交流电压的有效值。

因这是由有效值定义式求出的，故称之为真有效值。

若将式(1)两边平方，且令，还可以得到真有效值另一表达式URMS=
式(3)中，Avg 表示取平均值。

这表明，对u 依次进行取绝对值平方/除法
取平均值运算，也能得到交流电压有效值。

式(3)比式(2)更具有实用价值。

由于。

《单片机应用实践》课程设计任务书学生姓名:杨博专业班级: 电信1303 班指导教师: 孟哲工作单位: 信息工程学院题目: 50Hz正弦波有效值测量仪表的设计与实现初始条件:（1）提供实验室机房及其proteus7.0以上版本软件；（2）《单片机原理与应用》学习。

要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求):（1）选择一本《单片机原理与应用》，认真学习该教程的全部内容，包括汇编语言的理解与应用，51单片机的基本功能与应用；（2）要求用51单片机设计一个测量仪表，能够测量量程200mv~20v的50Hz 正弦波交流电的有效值（3）要求做出仿真，并依照仿真设计实物并对实验结果进行分析和总结；（4）要求阅读相关参考文献不少于5篇；（5）根据课程设计有关规范，按时、独立完成课程设计说明书。

时间安排:(1) 分析课题，完成设计构想两天；(2) 完成仿真一天；(3) 购买元件并完成实物两天；(4) 完成报告书一天；指导教师签名: 年月日系主任(或责任教师)签名: 年月日摘要在实际生产与生活之中，有效值扮演了一个极其重要的角色。

由于有效值能够直接反映出交流信号能量的大小，因此在对于其他物理量例如功率、噪声、失真度、能量转换等的研究上发挥着极其重要的作用。

本次课设完成一个50Hz正弦波有效值测量仪表的设计与实现。

根据要求，本次课设以STC89C52单片机为控制核心，通过电阻分压网络、基于AD736的有效值检测模块、基于LM324的信号放大模块以及基于TLC549的A/D转换模块完成正弦波有效值测量工作，结果通过LCD显示。

关键词：正弦波；有效值；单片机控制；AD736；TLC549.AbstractIn the actual production and life, the effective value plays an extremely important role .Because of the effective value of AC, signal can directly reflect the size of the energy,it’s convenient to study for other physical quantities such as power, noise, distortion, energy conversion and so on.The design and implementation of a 50Hz sine wave effective value measuring instrument is set up in this lesson design. According to the requirements, the class stipulates STC89C52 microcontroller as control core, through the resistance points pressure platform, based on AD736 effective value detection module, based on LM324 signal amplification module and based on TLC549 A / D conversion module to complete sinusoidal RMS measurements. The results through the LCD display.Keywords:sine wave; effective value; single chip microcomputer control; AD736; TLC549.1.设计原理1.1方案设计方案一：采用二极管整流电路，再通过峰值检波电路测得峰值，然后根据波形因数求得相应的有效值。

两种测量电压有效值方法的比较王尧君;刘冲;蒋慧【摘要】为准确测量不同频率的交变电压有效值,介绍两种常用的测量方法——热等效法和公式计算法,并分析各自的特点.分别利用这两种方法搭建测量电路,对不同频率正弦波有效值进行测量.对测量数据进行分析,客观比较两测量电路的精度和频率响应.分析结果表明:热等效法适合测量高频信号的电压有效值,而公式计算法适合测量低频信号的有效值,该结论为不同场合测量有效值的各种应用做出参考.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2013(039)003【总页数】4页(P27-30)【关键词】电压有效值;热等效法;公式计算法;电压测量【作者】王尧君;刘冲;蒋慧【作者单位】南华大学电气工程学院,湖南衡阳421001;中国测试技术研究院,四川成都610021;南华大学电气工程学院,湖南衡阳421001;南华大学电气工程学院,湖南衡阳421001【正文语种】中文【中图分类】TM131.3;TM933.2;TM930.114;TN431.1交流信号很多电参量如波峰因数、功率等的测量都与其有效值有关。

因此准确地测量交流信号的有效值，对于计算被测信号功率的大小以及分析交流信号各种参数等都具有重要的意义。

计算交流信号的有效值主要有数字采样法和定义法两种。

数字采样法分为同步算法[1]和准同步算法[2]，这两种算法只适合测量离散频谱信号。

如果被测信号的频谱是连续的，即被测信号为非周期的交流信号，则会引起较大的测量误差。

而在测量高频信号时，为了保证数字采样法的测量精度，必须提高电路采样率和计算速度，造成成本的提高。

定义法分为热等效法和公式计算法。

由于数字采样法和定义法是直接根据有效值定义来计算交流电压有效值，所以可以测量任意波形的交流信号，故称之为真有效值测量法。

近年来，利用热等效法和公式计算法设计的测量芯片，在体积、功耗及测量精度上有了很大的改进。

但是被测信号的频率和波峰因数对测量的精度影响很大，为了准确测量电压有效值，对于不同的应用场合选择合适的测量方法尤为重要。