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电磁辐射选频仪范文1
Abstract： The measurement scheme of public exposure to environmental electromagnetic radiation of Yan'an city was designed， and the electromagnetic radiation database system was based by using Visual Foxpro 6 database software for measurement result， finally analyses the measuring data.
关键词： 电磁辐射；辐射场；数据库
Key words： electromagnetic radiation；radiation field；database
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）07-0210-02
0 引言
随着科学技术的发展，电磁辐射广泛应用于广播、电视、通迅等领域，推动了科学技术的发展和人类进步，但是电气电子设备的大量使用使人类生存空间的电磁场强度迅速增大，过量的电磁辐射会危害人体健康，电磁辐射被认定为造成公害的主要污染物之一[1]。我国许多大中城市也相继展开了对城市市区电磁辐射的调查研究工作。本文笔者在2012年也对延安市区公众暴露电磁辐射进行测量，并建立了延安市区电磁辐射数据库系统。
1 电磁辐射的测量
1.1 测量仪器 工作人员运用先进的PMM8053P非选频式电磁辐射分析仪，实地测量延安市市区公众暴露环境电磁辐射水平。具体运行情况由PAD及相关测控软件进行控制，并与探头和光电数据处理器连接，操作方便，以国内相关标准为依据对射频进行采样测量。用PMM8053P分析仪进行实地测量的过程中，PAD和多种频段的测量探头可以配合使用。采用EP2330S射频探头，将测量精度设定为0.3V/m，对包括手机基站、电磁炉、微波炉、电视、电台和广播等多种频段进行实测，以达到环境监测的基本要求。
1.2 测量布点方案及结果 本次针对延安市区公众暴露环境的测量，依据“一般电磁环境”布点方法进行布点[2]。延安市区的地貌环境比较复杂，长、宽布局非常特殊，城区四面环山，平均宽度大致为0.5Km，地域狭长，河流、公路并行，公路两侧人口分布比较集中。在4条公路主干线上布设测量点，各点间距设计为1Km，将城区划分成多个小方格，测量点就设在每个方格的中心点上，更换不同探头测量了不同频率范围的场强值，最后用非选频探头直接读出测试点的综合场强值。综合场强测量结果见表1。
2 数据库建立
微软公司于1998年推出了Visual Foxpro 6.0可视化数据库管理系统。该系统是基于Windows操作系统而设计出的小型数据库应用系统，它的面向对象程序设计与使用对象的操作要求更为贴近。通过Visual Foxpro 6.0来设置数据库结构，具体内容包括：①数据库结构设计；②数据表结构及关系设计；③表单设计；④查询设计；⑤菜单结构设计；⑥主程序的编制；⑦通过项目管理器编写应用程序并建立用户界面；⑧系统测试。项目管理器属一种组织工具，它能按既定顺序及逻辑关系来组织系统文件，工作人员通过它运用可视化的方法途径来管理数据表单及数据库。设计该数据库结构时，先组建项目文件“dcfs.pjx”，将系统文件存储于“dcfs”目录中，并根据“data”“form”“class”“report”“others”等文件类型进行分类储存，直观、明朗地展示出了整个开发流程。
在下文中，笔者将一个测量点的实测数据作为分析对象，对数据库结构及其构建过程进行详细说明。首先，建立一个项目文件“dcfs.pjx”在其中建立数据库“dcfsl.dbc”并建立表“dcfssjl.dbf”、“cqypltl.dbf”，电磁辐射数据表1与场强与频率曲线图表1分别通过这两个数据表表示。在表“dcfssjl.dbf”中加入字段；测量点，温度，湿度，频率范围，辐射强度，备注。对字段的宽度、类型进行设置后建立测量点的主关键字。同样在表“cqypltl.dbf”中加入字段：测量点，场强与频率曲线，设测量点为主关键字，接下来在数据库“dcfs1.dbc”中通过关键字测量点按照一一对应的顺序建立“dcfssjl.dbf”、“cqypltl.dbf”两个数据表，同时按要求设置参照完整性，一个比较完整的数据库“dcfsl.dbc”便由此产生。根据上述编程模式，用相同的办法就能在项目文件中建立其他测量点的电磁辐射数据表和场强与频率曲线图；再参照已建成的数据库完善数据浏览表、数据查询表和数据维护表，使系统具有数据显示、数据更新、数据查询以及数据维护等功能。
3 数据分析
《环境电磁波卫生标准》（GB 9175-88）公众暴露导出限值标准规定，一级（安全区）电场强度小于5V/m，二级（中间区）电场强度小于12V/m[3]。本次设定的测量点总数为38个，A4点测得的综合场强数据在所有测点中是最大的，最大值是6.458V/m。工作人员进行实地勘察后发现，广播电视转播站、通信基站就设在A4测点的周边，这是该测点综合场强达到最大值的主要原因。即使如此，但该点数值仍低于二级限值。A8、C1、D1测量点的测量值大于1小于2.3，且这三点都集中在延安市中心，说明延安市中心的综合场强较其它区域高，但仍低于一级限值。此次实测数据表明，目前延安城区整体的公众暴露电磁辐射环境较为清洁。
参考文献：
[1]庄振明，谢咏梅等.南京市城区电磁辐射水平调查[J].中国辐射卫生，2008（2）.
电磁辐射选频仪范文2
关键词：110kV变电所；工频电磁场；强度监测；实测数据；环境影响 文献标识码：A
中图分类号：TM631 文章编号：1009-2374（2015）29-0133-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.29.067
1 概述
变动的电场会产生磁场，变动的磁会产生电场。1831年，英国人法拉第发现了这一奇妙的现象，后人称之为法拉第电磁感应定律，并利用这个原理开始发电，各种用电设施逐渐出现在人类生活的各个方面。经过一百多年的发展，电力已经成为人类社会不可缺少的能源之一。由于电能必须经过变电所输送、分配，随着电能的广泛应用，变电所的数量逐渐增加，其电压等级也不断提高，使人们居住环境中的工频电磁场随之增大。人类在享受着电力带来生活改善的同时，也开始感到忧虑，诸如“电磁污染危害人类健康”“隐形杀手-电磁辐射”等的报道开始出现在各种媒体中传播，导致公众渐渐对电力电磁现象产生恐惧，甚至达到谈之色变的
情况。
众所周知，变电所的工作频率为50Hz（简称“工频”），其周围的电场与磁场是单独存在的，属于低频电磁场，通常情况下不会涉及电磁辐射问题。国际权威组织在极低频环境健康影响领域内，也只涉及电场与磁场分析，而不使用“电磁辐射”这一笼统模糊的概念，更没有任何国际权威组织会在该领域误用“电磁辐射”这一术语。
2 监测实施
2.1 监测仪器
意大利产PMM8053电磁场强度仪、PMMEHP-50A极低频电场分析器。该仪器通过华东国家计量测试中心校准，其计量性能溯源至国家计量基准，并在有效期内。
2.2 评价依据
国内暂未制定有关居民区工频电场评价标准，可引用国家环保总局《环境影响评价技术导则 输变电工程》（HJ 24-2014）中规定的推荐值作为指引标准。规范中“推荐暂以4kV/m作为居民区工频电场评价标准，推荐暂以应用国际辐射保护协会关于对公众全天辐射时的工频限值0.1mT作为磁感应强度的评价标准”。
3 监测过程
3.1 样本及监测点的选取
绍兴市质量技术监督检测院在电力部门的配合下，选取了三类典型的110kV变电所：户外布置式变电站、户外设备户内布置式变电站、气体绝缘（GIS）变电站。额定负荷均为2×50MVA，高压进出线回路均为2回。测试点分主变、控制室、进出线、围墙外四个
区域。
3.2 测量条件
3.2.1 测量距离的选择：测量高度选1.5m，测量人员离测量传感器探头2.5m以上，测量探头距主变压器（分高压侧、低压侧和两主变中间）或控制室控制屏外壳1m、2.5m、5m。围墙内进出线正下方距围墙1～2m开始测，向垂直于进出线方面每间隔2m测一次，共测4～8点。围墙外从距围墙1m开始测，沿进出线方向每间隔2m测一次，共测6点。测量读数：每1min读一个数，每次测量时间不小于15s，共测5次，取5次的平均值为测量结果。
3.2.2 测量点数量：本次监测主变周围共设15个点，围墙内进出线周围各设8个点，控制室设6个点，围墙外各设6个点。
3.3 监测结果
3.3.1 户外布置式变电站。主变周围电场强度最高2.32kV/m，最低0.73kV/m，平均值为1.03kV/m。磁感应强度最高23.126uT，最低1.805uT。围墙内进出线周围电场强度最高2.881kV/m，最低0.177kV/m，平均值为0.89kV/m。磁感应强度最高18.345uT，最低0.237uT。控制室内电场强度最高0.33kV/m，最低0.16kV/m，平均值为0.19kV/m。磁感应强度最高0.312uT，最低0.121uT。围墙外电场强度最高2.22kV/m，最低0.21kV/m，平均值为0.33kV/m，磁感应强度最高2.417uT，最低0.123uT。
3.3.2 户外设备户内布置式变电站。主变周围电场强度最高1.69kV/m，最低0.70kV/m，平均值为0.95kV/m。磁感应强度最高13.124uT，最低1.705uT。围墙内进出线周围电场强度最高1.84kV/m，最低0.176kV/m，平均值为0.89kV/m。磁感应强度最高12.410uT，最低0.217uT。控制室内电场强度最高0.33kV/m，最低0.15kV/m，平均值为0.18kV/m。磁感应强度最高0.315uT，最低0.122uT。围墙外电场强度最高1.77kV/m，最低0.22kV/m，平均值为0.31kV/m，磁感应强度最高2.417uT，最低0.123uT。
3.3.3 气体绝缘（GIS）变电站。主变周围电场强度最高0.88kV/m，最低0.36kV/m，平均值为0.41kV/m。磁感应强度最高7.718uT，最低1.705uT。围墙内进出线周围电场强度最高0.84kV/m，最低0.192kV/m，平均值为0.64kV/m。磁感应强度最高8.044uT，最低0.236uT。控制室内电场强度最高0.32kV/m，最低0.14kV/m，平均值为0.17kV/m。磁感应强度最高0.318uT，最低0.120uT。围墙外电场强度最高0.77kV/m，最低0.20kV/m，平均值为0.29kV/m，磁感应强度最高0.835uT，最低0.123uT。
3.4 结果分析
3.4.1 户外布置式变电站围墙周界处的工频磁场水平最大不超过3μT。该类变电站周界处较高的磁场水平是由110kV架空进线产生的，在现场测得的最大磁感应强度值为23.126μT（110kV架空线与另一路110kV电缆的共同影响）；对采用110kV电缆进线的户外布置式变电站，在110kV进线电缆沟上方实测得的最大工频磁感应强度均小于19μT。户外设备户内布置式变电站在主变压器满负荷（2×50MVA）情况下，墙界处的工频磁场，除进线电缆沟上方（由地下电缆产生的磁场）外，均不超过2μT（110kV进线电缆沟上方产生的最大工频磁场水平不超过15μT）。户外设备户内布置式变电站。气体绝缘（GIS）变电站由于大部分母线都有屏蔽，整个变电站总体的磁场水平较低。即使在满负荷（2×50MVA）运行时，除临近110kV电缆进线部位以外，建筑物外5m距离处的磁场水平不超过1μT（110kV电缆进线沟上方最大不超过10μT）。
3.4.2 位于市外的变电站。监测表明，该类变电站周围环境空旷，电磁场变化趋势明显，变电站外的电磁环境受进出线的影响非常大。就工频磁场而言，围墙外工频磁场小于3μT。
3.4.3 位于市内的变电站。围墙外1m处的磁感应强度一般小于1.25μT。而且由于该类变电站多数位于市区，变电站外环境复杂，易受进出线和路边10kV或380V电力线路影响，很难看出变电站产生的电磁场的变化趋势。
3.4.4 电场强度与变电所种类无关，只与距离
有关。
3.4.5 作业点磁场强度比较。户外布置式变电站较高，户外设备户内布置式变电站次之，气体绝缘（GIS）变电站。各类变电所磁场强度依两主变周围、进出线下、控制室、围墙外递减。
4 结论
（1）三类110kV变电站中，电场强度均小于3kV/m，产生的磁场均低于25μT，属于合格范围内，比限值低1个数量级以上，而且在距变电所约4～5m处，电磁场已降至环境背景值；（2）主变、进出线上方的电磁场较其他区域大，所以现场作业人员在两主变周围、进出线下方应做出相应的安全保护；（3）相同负荷时，电磁场从大到小的顺序是：户外布置式变电站、户外设备户内布置式变电站、气体绝缘（GIS）变电站。
5 结语
通过现场测试可以看出，变电站外工频电场和磁场均符合标准限值。报告建议，在建设高压变电站时，要注意设计和布置好架空进出线的走向和位置，使之尽量避让民房。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家环境保护标准：环境影响评价技术导则 输变电工程（HJ 24-2014）[S].
[2] 中华人民共和国国家标准：电磁环境控制限值（GB 8702-2014）[S].
[3] 中华人民共和国国家环境保护标准：交流输变电工程电磁环境监测方法（试行）（HJ 681-2013）[S].
[4] 中华人民共和国国家环境保护标准：辐射环境保护管理导则 电磁辐射监测仪器和方法（HJ/T 10.2-1996）[S].
电磁辐射选频仪范文3
关键词：开关电源；抑制；电磁干扰
中图分类号：U291.4+5 文献标识码：A
开关电源使用的实际环境中总是存在着由自然因素或人为因素产生的电磁能量，这些电磁能量对开关电源产生多余而有害的信号，即为干扰噪声。这种干扰噪声的产生来自两个方面:一是来自外部干扰源的噪声，另一是来自开关电源本身内部电路的噪声。
1 开关电源电磁干扰的产生机理
开关电源产生的干扰,按噪声干扰源种类来分,可分为尖峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。现在按噪声干扰源来分别说明：
1.1 二极管的反向恢复时间引起的干扰高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过,在其受反偏电压而转向截止时,由于PN结中有较多的载流子积累,因而在载流子消失之前的一段时间里,电流会反向流动,致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。
1.2 开关管工作时产生的谐波干扰
功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波分量。当采用零电流、零电压开关时,这种谐波干扰将会很小。另外,功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生尖峰干扰。
1.3 交流输入回路产生的干扰
无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。
开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量，通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰;而谐波和寄生振荡的能量，通过输入输出线传播时，都会在空间产生电场和磁场。这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。
1.4 其他原因
元器件的寄生参数，开关电源的原理图设计不够完美，印刷线路板(PCB)走线通常采用手工布置，具有很大的随意性，PCB的近场干扰大，并且印刷板上器件的安装、放置，以及方位的不合理都会造成EMI干扰。
2 开关电源EMI的特点
作为工作于开关状态的能量转换装置，开关电源的电压、电流变化率很高，产生的干扰强度较大;干扰源主要集中在功率开关期间以及与之相连的散热器和高平变压器，相对于数字电路干扰源的位置较为清楚;开关频率不高(从几十千赫和数兆赫兹)，主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰;而印刷线路板(PCB)走线通常采用手工布线，具有更大的随意性，这增加了PCB分布参数的提取和近场干扰估计的难度。
3 抑制电磁干扰的措施
3.1 干扰抑制技术的基础知识
抑制干扰要“对症下药”。即只有在深入的分析了干扰的来源、性质、传递方式、藕合方式以及干扰是以何种形式、在什么位置影响工作后，才能正确选择合适的抑制技术。总的来说，采用“灭”、“阻”、“抗”等三种方法来抑制干扰。
3.1.1消除干扰源-“灭”干扰的方法
消除干扰源一种积极的措施.例如，大功率变压器会产生强大的工频干扰，若能把变压器搬走，或暂时停电或在远离干扰的地方进行实验，这样就能消除由变压器引起的工频干扰。原则上讲，对于干扰源都应予消除。但是在实际测量时，有些干扰源是不能消除的。例如，自然界的干扰，大功率电台发出的射频干扰等，此时，只能采用其它抑制方法来消除这些干扰。
3.1.2破坏干扰的传输途径-“阻止”干扰的方法
干扰的传输方式可分两类:其一是以“场”的形式传输，例如，电容性耦合和互感性耦合;其二是以“路”的形式传输，例如，共阻抗耦合和漏电流耦合。对于以“路”形式传输的干扰，采取提高绝缘性能的方法以抑制漏电流耦合干扰;采用隔离变压器、光电耦合抑制共模干扰产生的环路电流;采用滤波、选频、屏蔽等技术消除干扰，采用合理的接地技术消除“共地”阻抗耦合，采用退耦电路消除电源内阻的影响等。对于以“场”形式传输的干扰，一般采用屏蔽和接地技术等。
3.1.3提高接收电路的抗干扰能力-“抗”的方法
一台设计良好的电子装置，应该具有对有用信号敏感且具有一定的抗干扰能力。一般情况是:高输入阻抗电路比低输入阻抗电路更容易受到干扰的影响;布局松散的电子装置比结构紧凑的电子装置更易受外来干扰;模拟电路比数字电路的抗干扰能力差等。在设计电路时，对输入放大器采用对称结构，采用双绞线作为传输线，采用合理接地和退耦、滤波以及选频等方法提高接收电路的抗干扰能力。
3.2屏蔽技术
屏蔽技术能够抑制电场、磁场的干扰，正确地使用屏蔽技术既能抑制干扰源对其它电子系统的影响，也能阻止干扰源进入系统内部。因此，屏蔽技术能用来防止干扰，也能用来阻断干扰。屏蔽技术的基本原理是把电力线和磁力线的影响限制在某个范围.即隔断“场”的耦合。
3.2.1静电屏蔽
静电屏蔽的方法:选用低电阻的金属材料(如钢和铝)制成一个空腔的金属盒（称为屏蔽盒)，将电路置于屏蔽盒内，并将屏蔽盒良好接大地。
静电屏蔽的原理:由静电学理论可知，处于静电平衡状态而且接地的屏蔽盒内，如果其内部无净电荷，外电场在屏蔽盒上产生的电荷通过接地线进入大地，屏蔽盒内任何一点处的电场为零，即盒内的电位处处相等，因此，置于屏蔽盒内的接收电路不会受外界电场的影响。同理，当屏蔽盒内有一个电量+Q的电荷，在屏蔽盒的内外侧产生符号相异的电荷，但因屏蔽盒接地，则外表面的感应电荷被中和，这样屏蔽盒外不存在电场.因此屏蔽盒内带电体的电场不会对外界产生影响。
3.2.2电磁屏蔽
电磁屏蔽的方法:采用导电良好的材料制成屏蔽盒，将欲保护电路置于屏蔽盒内，这样屏蔽盒内的电磁场不会对外界产生干扰，外界电磁干扰也不会干扰屏蔽盒内的电路。其原理是，由电涡流效应和集肤效应可知，屏蔽盒具有阻断高频电磁波透入的特性。屏蔽层的厚度只要超过干扰电磁波透射深度的3倍即可。实际上屏蔽层的厚度只要能满足机械强度就行了。若把屏蔽盒接地，则兼有静电屏蔽作用。
3.2.3低频磁屏蔽
为了防止低频磁场干扰，要用高磁导率材料制作屏蔽罩，使干扰磁场的磁力线在屏蔽罩内构成磁通路。由高磁导率材料内的磁阻比空气的磁阻小得多，因此，屏蔽罩外的漏磁可以略去不计，从而抑制低频磁场的干扰作用。
磁屏蔽罩应选择高磁导率材料，如坡莫合金，铁氧体罐等.并注意所用材料应有足够的厚度.以减少磁阻和防止磁饱和。同时注意到所用材料的频率特性，如坡莫合金在颇率超过500Hz时，其磁导率急剧下降，同时注意所用材料的环境温度，当温度升高，其磁导率下降;坡莫合金在经机械加工后，导磁率下降，因此加工后必须进行适当的热处理。
3.3接地技术
选择合理的接地点是抑制干扰的重要措施。电缆屏蔽层或屏蔽罩(如机壳等)都必须选择合理的接地点，才能有较强的抗干扰能力，为了防止共阻抗耦合产生的干扰，在印制电路板布线时也要选择合理的接地点:在实际测量中若同时使用多个仪器时，也要选择合理的接地点等等。如果接地不当.就会导致干扰，甚至造成测量仪器无法工作。由此可见，接地是一很重要的问题。
结束语
近些年来，随着电源技术的飞速发展，高频开关电源控制从最初的模拟电路逐渐发展到微处理器、DSP等高集成度的控制器件。这些器件体积小、精密度高，但开关电源内的电磁干扰、辐射相对其他通讯设备更强，这对高频开关电源的抗干扰设计技术提出了更高的要求。
参考文献
电磁辐射选频仪范文4
MSP430F149（以下简称“F149”）是德州仪器（TI）公司推出超低功耗Flash型16位RISC指令集单片机。F149有丰富的内部硬件资源，是一款性价比极高的工业级芯片。在应用中，F149不需做过多的扩展，适合要求快速处理的实时系统，故可在电力系统微机测量和保护方面得以应用。详细的F149资料可参阅有关文献，本文主要对电力系统中基本参数测量的实现方法和开发中一些应注意的问题进行论述。
1 F149外围模拟信号调理
在电力系统微机测量中，通常将一次额定电流和电压通过电流互感器（TA）、电压互感器（TV）分别转换为0～5A的电流信号和0～100V的电压信号，该信号再经一级互感器转换为数百mV～几V的电压信号，具体输出电压的幅值，可根据实际电路的情况来定制。
F149内置的模数转换器（ADC）的单极性ADC，其输入范围0～2.5V。对于双极性的输入信号，必须转换为单极性输入信号，即对信号进行直流偏置。实现直流偏置可采用电阻分矿井或运放升压的方式。电阻分压方式的电路形式如图1所示，这种电路实际上采用的是单电源供电，可双极性输入的ADC芯片内部结构，+2.5V的基准可由F149提供。运放升压的方式是利用运放的特性将零点进行偏置，如图2所示，输入与输出的关系有：V0=1.25V-Vi。可见，输入与输出在相位上是反相的，在使用多级运放对信号进行放大或缩小处理时，应保证各路输出信号相位的一致。当然，相位的处理也可通过软件的数据处理来实现。
电阻分压方式具有结构简单，成本低的优点，且允许幅值较大的双极性模拟信号在板内传输，在外界干扰一定的时候，提高了信噪比。对于F149内部的积分型ADC而言，电阻分压方式的输入阻抗较大，为保证片内电容的充电时间，以达到应有的测量精度，需相应延长采样的时间。
运放升压方式需要精密运放的配合，成本较高，且低阻抗输出的+0.625V基准源也不易得到，但电路的输出阻抗低，可提高ADC的采样速度。
电力系统中电流测量的范围很大，在额定值1.2倍范围内，要求测量精度为0.5级；在1.2～20倍保护范围内，要求精度较低，为3级。在电路设计中，通常使用可编程PGA（增益放大器）来解决大范围信号测量的问题。考虑PGA方式判断、切换所需的时间较长和保护范围内对测量的高实时性要求，在本系统中，采取对电流的两段范围同时采样的方法，即将电流信号一分为二，保护范围内的信号进行压缩处理，使用两路A/D口同时进行采样。
对于三相电路，此时有3路电流测量信号、3路电流保护信号和3路电压信号，共9路信号，而F149仅提供8路外部信号采样通道。为此，将F149的负参考电平VeREF测量通道用于信号测量。
2 F149内置ADC采样时序控制
内置ADC工作于序列通道单次转换模式，通过控制采样/转换位ADC12SC来触发ADC。ADC12SC可由一定时器来置位，该定时器的定时时间根据当前工频的实际周期和每周期的采样点来确定，使得采样时间间隔能跟踪工频的变化，减小了测量的非同步误差。
当ADC数据转换完成时，ADC12SC自动复位，同时会产生一个中断，对各通道的当前读数据读取，并可对数据缓冲区进行数据更新。
3 交流采样算法
交流采样算法有多种选择，考虑F149的运算速度和采样速度，在每周期采样24点或36点和不需做谐波分析的情况下，在测量范围内计算，推荐使用真有效值算法，这样方法具有高的严谨和相对较小的运算量。在保护范围内计算，此时精度要求不高，而对实时性要求高，要使用基于正弦波模型的半周期积分法进行计算，这种方法仅须半个周期的数据窗，计算量小。半周期积分法的精度与采样点数和计算的首点有关，当计算首点最接近其有效值时，误差最小。以下给出两种方法离散化后的计算公式。
真有效值算法：
式中N为每周期等间隔采样点数，u(k)、i（k）分别为第k次采样的电压、电流瞬时值。
4 快速开平方算法
计算有效值离不开开平方运算，开平方运算是非常耗时的算法。常见的定点数开平方运算有牛顿选代法、快速查表法、直流逼近法和试根法等。对于查表法，当被开方数变化范围较大时，提高运算精度和减少内存占用量是相矛盾的；直线逼近法需要存贮各段线性逼近函数的斜率和截距值，当要求的运算精度增加时，线性段的划分越密，运算处理时间随着增加；试根法的缺点是运算时间与被开放数的大小有关，并被开方数据很大时，试根次数增加，运算执行时间将变长；牛顿迭代法是一种一致收敛的开平方算法，若初始值选取得当，只需很少次甚至是一次迭代算法，即可得到满足给定精度要求的运算结果，但如果初值选择不当，将须多次迭代，在微机测量保护中电流、电压的动态变化范围很大，从而增加了选择初值的难度。
开平方函数f(x)=x2-c=0的根的牛顿迭代公式为：
可证明上述迭代算法是收敛的，收敛的速度完全取决于X0的选择,x0越接近真值根号c，收敛速度越快。
为选择适当的初值x0，可使用查表法。根据开方函数f(x)=x2-c=0的特点（当待开方数较小时，曲率大，插值误差也就较大，故要保证误差一致，则应取不待步长，低端步长小，高端时步长大），用不等步长存储表格可减少表格的存储量，提高查表时间。实际应用中，将不等步长查表法与牛顿迭代法相结合，形成一种混合开平方算法，查表用于给出牛顿迭代初值，经3次的迭代运算即可达到精度要求。
5 工频频率测量
工频频率是电力系统中基本的参数之一，利用F149内部的硬件资源可方便的实现频率测量。取一路电压信号，如A相电压信号+1.25V的直流电平信号进行比较，比较器输出的方波信号送至工作于捕获模式的定时器。定时器的时钟源泉为8MHz主频经8分频的1MHz信号。定时器在方波的上升沿开始计数，在下一上升沿到来时将计数值锁存，该计数值对应于工频的周期，经转换后即可得到工频频率。
在实际开发过程中遇到的问题是，虽然在F149内部可实现比较器与定时器的连接，但因该比较器无迟滞比较的功能，当比较器两输入端的电平接近时，比较器的输出端会产生振荡，因此必须将比较器的输出信号加以整形，方能输入到定时器上。F149内部比较器模块的内部滤波单元滤波效果不理想，故将比较器的输出引出，经RC滤波后再送到定时器上，其结构如图3所示。
以下给出定时器捕获中断的处理程序，由于工频频率的变化范围小，采样这种方式不需处理计数溢出中断，结构较为简单。
interrupt[TIMERA1_VECTOR]void Timer_A1(void){switch(TAIV){
case 2:
{First_Cnt=CCR1;
if(First_Cnt>Last_Cnt)
Period=First_Cnt-Last_Cnt;
//计数无溢出
else
Period=65535-Last_Cnt+First_Cnt;
//计数溢出
Last_Cnt=First_Cnt;
Break;}
}
}
6 系统可靠性措施
微机系统抗干扰方面的文献已有许多，在这里对实际使用F149应注意的问题及处理方法进行论述。
①确保输入信号的幅值不超过规定范围。过大的输入或冲击可能导致程序运行不正常。在恶劣的电磁干扰干扰下工作时，应采用吸收、滤波和隔离等技术对输入的信号进行处理，对于难于确定输入范围的模拟信号也应有相应的限幅措施。
②F149的输出功率较小，在有较多信号需要驱动时，应考虑在其外围增加驱动芯片，以减小F149的输出电流，这对于F149的稳定运算是很有意义的。同时，对于与外部有较长引线的接口（如键盘、LCD），驱动（缓冲）芯片，此时还能起到隔离电磁辐射干扰的作用。
③F149未使用的引脚，应将其设置为输入模式，并将该引脚做接地处理，这些措施有利于抗电磁辐射和静电干扰。
④使用复位芯片来控制F149的复位；在成本允许的条件下，可外置-“看门狗”，构成双“看门狗”结构，提高系统运行的可靠性。
电磁辐射选频仪范文5
【关键词】数字频率计；计数器；定时器；闸门时间；显示器；校准信号；清零电路
一、问题的提出
在电子信息领域，仅仅电压、电流和电阻的测量已远远不能满足其飞速发展的要求，所谓一块万用表在手可走偏天下的时代也已一去不复返。目前信号频率、电磁辐射、有害气体等等的测量要求非常广泛。价格低廉、简单实用的检测设备是普通电子爱好者需求的目标之一。
本文利用价格低廉的集成电路CD4541、4528、4093、4026设计制作一款数字频率计，并对具体电路进行分析。
二、电路功能
频率是指在1S时间内周期信号变化的次数，单位为Hz，用f来表示，周期用T来表示，他们的关系为：
由此可见，数字频率计在1s标准时间内，测出信号变化的次数，然后再用数字形式显示出来，即完成其功能的主要部分。具体来说，数字频率计必须具备以下三个功能部件：
1.能产生1s标准时间的功能部件。
2.计数部件。
3.显示部件。
电路功能框图如图1所示。
三、电路原理
1.电路原理图
电路原理如图2所示，被测信号经“IN”输入，经整形后送到计数控制器输入端，当控制定时器跳变为高电平（TH：1s）时其波形前沿触发置零电路，使计数器瞬时置零，同时闸门打开，信号通过，允许计数，并通过LED显示计数值。当控制计时器为低电平时，闸门关闭，计数技术停止，所计数值保持不变并被稳定显示。
2.单元电路工作原理分析
1）整形电路和内置振荡
整形电路和内置振荡器单元由集成电路4093中的IC3：A和B组成，集成电路4093内部结构是4个双输入与非门电路组成。
整形：当SA置于“外接”时，IC3：A和B的输入端分别短接，电路成为反相“非门”，两个反相“非门”串联，则总相位不变。由于门电路输入输出特性，其输出只有“0”和“1”两种状态，整形效果较好。但要注意信号幅度必须足够大，一般应大于4/5电源电压，否则有可能无法计数显示。
内置振荡：当SA置于“校准”时，IC3：B、RP2、RP3、C3构成内置振荡器，调节RP2（粗调）与RP3（细调）设定为5000HZ，5V，可作为“校准信号”，其原理与门控振荡器相仿，这里不再重复。
2）闸门
闸门电路单元主要由集成电路4093中的IC3：C和D组成该电路利用了与非门任一输入端输入为“0”，其他输入端不再对输出状态起作用的特点，将IC3：C的一个输入端（4093⑨脚），另一输入端作为信号输入，是与非门变成一个受控的闸门。
受控输入端接控制定时器输出端，当控制定时器输出“0”时，闸门关闭，无输出。当控制定时器输出“1”，闸门打开，波形输出与输入相位一致，能够传递到计数器。
3）控制定时器
控制定时器单元是由集成电路4541和R1、RP1、C1组成。该电路输出一周期为2s（TH和TL各为1s）的方波波形，电路主要由R1、RP1、C1选频电路决定4541的内振荡频率，再经29分频得到上述波形，当输出Q端为“1”时闸门打开，开始计数，OUT端有波形输出，LED显示数字快速变化，Q端为“0”时，闸门关闭，计数停止，LED显示数字不再变化，保持，OUT端无输出波形。
4）置零电路
置零电路单元主要由集成电路IC2（4528）和R2、C2等组成。该电路是利用脉冲的上升沿进行触发的单稳态电路，R、C大小决定置零脉冲的宽度，置零脉冲的宽度应远小于被测信号的周期，IC2④脚是输入端，接4541输出端，当接收到“1”信号上升沿时，产生一个正窄脉冲信号，计数器置零。窄脉冲过后，计数器恢复计数状态。
5）显示电路
显示电路单元由4片4026集成电路和4只共阴极LED数码管组成。4026集成电路是十进制译码、直接驱动LED电路，4为十字分别表示千位、百位、十位、个位。①脚为输入端，上升沿有效，⑤脚为进位信号输出端，在本电路中又为高一位计数器提供计数脉冲。图2是数字频率计电路原理图。
四、结论
本电路设计结构简单，功能比较齐全，作为电子爱好者自行设计信号源时的频率显示辅助电路具有一定的实用性，在调试过程中，须将标准信号源接入，SA在“外接”位，信号源频率调节为5000HZ，然后调节定时器电路阻容网络（调节RP1），使Q端输出为T=2S，即为正电平1S，使闸门打开时间为1S，操作时为调节RP1使数码管显示5000。SA放到“校准”位时，调节RP2到中间位，再调节RP3使数码管显示5000即完成。
参考文献
[1]杨帆.数字频率计的设计与实现[J].科技广场，2011（9）.
[2]武卫华.基于SoPC的嵌入式数字频率计设计与实现[J].电子测量与仪器学报，2010（2）.
[3]沈亚钧.基于单片机的数字频率计设计[J].山西电子技术，2012（10）.
