工频电场测试仪软件设计(附件)
针对工频电场的检测问题，设计了一种工频电场测量系统，能够对工频电场的电场强度进行检测，将得到的数据进行处理分析，然后对新的数据值的大小进行分级报警并显示。系统利用霍尔线性传感器采得信号，然后传输到单片机，单片机接受信息，并根据判断条件，作出相应的处理。在数据处理的声光报警模块里，本设计共设了两个阀值，三种报警形式：绿灯指示、黄色警示、红灯警告。该论文在分析了系统硬件结构的基础上，完成了软件设计，并给出了每个程序模块的具体流程。关键词 工频电场，电场测量，声光报警，程序模块目 录
1 绪论 1
1.1 选题的背景 1
1.2 选题的现实意义 2
1.3 本文内容简介 3
2 总体设计 3
2.1 设计目标 3
2.2 系统结构 4
2.3 硬件结构 4
3 系统软件设计 8
3.1 熟悉μVision开发平台 8
3.2 主程序 10
3.3 AD转换程序 11
3.4 输出单元 12
3.5 本章小结 15
4 调试问题 15
结论 18
致谢 19
参考文献 20
附录A 21
1 绪论
1.1 课题背景与意义
在一些科研和工程技术领域经常会用到电场测量。在航空航天范畴，发射起飞的航天器有一定概率会遭到自然雷击或引发闪击，导致惨重的亏损。为了保证飞机的安全起飞，航空航天部门有在飞机起飞前实时监测空间电场的需要，以大气电场强度值为飞船能否发射一个的重要条件；在国防领域、医学、生物学等等，电场的测量是必不可少的。
在电力工业中，精准并正确地检测电力设备四周空间电场及变化，对电力设施的设计制造和安全运行有要紧的意义，比如优化高压电力设施的绝缘结构，监测高压设备及电力体系的运行状况等；而且，跟着电压等级的升高，不但输变电设施自身的电场散布成为钻研的热门，电力体系电磁兼容问题也引发人们关心，对其进行研究也需求电场测量。除了电力系统的电磁兼容问题，在许多其它领域也都是电磁兼容 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
场的测量是必不可少的。
在电力工业中，精准并正确地检测电力设备四周空间电场及变化，对电力设施的设计制造和安全运行有要紧的意义，比如优化高压电力设施的绝缘结构，监测高压设备及电力体系的运行状况等；而且，跟着电压等级的升高，不但输变电设施自身的电场散布成为钻研的热门，电力体系电磁兼容问题也引发人们关心，对其进行研究也需求电场测量。除了电力系统的电磁兼容问题，在许多其它领域也都是电磁兼容性的问题，这需要工频电场的测量实验支持[1]。
当前，电场检测在电力系统中的运用关键有下列几个方面：
a） 测量高压工频电场
将电荷感应式的交变电场仪用于测量工频高压电场强度始于二十世纪六十年代。目前，除了检测变电站，围绕检测高压电力线频率电场，该仪器也被广泛用来测量电场电缆的末端，避雷器阀，变压器绕组，测量绝缘体的绝缘状态，对系统运行状况分析，这一些工作取得了良好的成绩[2,3,4]。
b） 测量瞬态电场
拥有电荷感应式的球型交变电场仪被证明能确切地检测出GIS变变站中的高频暂态电场。E.Gockenbach、K.Feser等人在1984年用球型电场测量系统检测的击穿电压和操作冲击电压的SF6变电站现场运行也证明了这一点[5]。
在国内，在1985年西安交通大学测量了球-板电极之间的直流非平均电场漫衍[6]；华北电力大学也先后研制了一维、二维的球型电场仪，测量了棒-板电极间加操作冲击波和雷电冲击波时的瞬态电场分布等。把完成的料想的目标的测量结果与理论得出的计算值互相确认[7]。
他们使用二维电场传感器比较和测量了板间隙粘轴向和横向电场的不同点处；在测量先导放电过程电场之间的不同点的差距；并且利用示波器对传感器测量的电压进行输出，与施加的冲击电压波形作了比较。测量结果表明，使用这种工频电场测量仪能够达到对长空隙空气放电阶段进行有效反馈的效果。测试结果与选用别的试验方式分析的结果相吻合。
c） 检测电磁环境
近年来，伴随着人们环保认识的加强，在高压输电线、变电站环境工频电场测量方面普遍的应用使用感应电荷式的交变电场仪，辅助科研人员对这些地方的电磁环境达成科学预测和评估。
作品[8]检测了220kV、500kV 变电站和输电线路的工频电磁场，其数据说明，跟着电压等级的升高，在变电站内、输电线附近部分地点的电磁场可能超过现有标准的规定值，应采取有效措施防范。
1.2 选题的实际意义
电磁辐射是一种复合的电磁波，它是由电场和磁场的垂直电场域组成并跟着时间的转变而传送能量。人类在进行一系列的生命活动时会产生生物电活动，其对周围环境的电磁波很是敏锐，是以电磁辐射能够对人体造成影响和破损。有两种类型的电磁辐射，对我们的生活环境有影响，就是自然辐射和人工辐射。来自自然的电磁辐射有像雷、电一类的电磁辐射，而射频电磁辐射、微波、脉冲放电、工频交变磁场等则是人工电磁辐射污染。
有大师指出，超出2毫高斯以上的电磁辐射则会致使人抱病，最早会出现问题的的是人类身上的皮肤以及黏膜组织，症状集中体现在眼睑肿胀、眼白发红、鼻塞或流鼻涕、咽喉不舒服，或周身皮肤呈现反复荨麻疹、湿疹、瘙痒等；对人体免疫功能的作用可能会出现白癜风、银屑病、过敏性紫癜等。据悉，电磁波辐射已被世界卫生组织列为第四大环境污染源，之前的污染源是水源、大气和噪声，变成威胁人们康健的无形“杀手”，长时间而超过限值的电磁辐射会对神经、人体生殖以及免疫等系统形成损害，成为了皮肤病、心血管疾病、糖尿病、癌突变的重要诱因。而电磁波辐射的最大来源是家用电器、办公设备、移动电话、电脑等。
环评测试也表明，高压变电站、输电线等设施四周的工频电场局部地区电场强度高出国家标准的容许值5kV/m。伴随着输电线路电压等级的不断升高，因工频电磁场带来的环境问题日益突出，这对中国特高压电输电工程建造造成相当大的限制。因此，对电场磁场进行即时有效的测量是积极面对和解决这一新威胁必不可少的手段[2]。
1.3 本文内容简介
本文的第一章节分析了关于工频电场在当今社会的研究发展，以及工频电场给人体带来的种种的危害，同时介绍了本文研究内容的主要方向和目标。
第二章节对工频电场测试仪进行了总体的概述，包括阐述了设计目标、系统结构和硬件结构。
第三章节系统软件的设计，主要讲述了主程序模块软件设计、液晶显示模块设计以及声光报警模块的设计。
第四章节是软件调试部分，讲述自己在调试过程中遇到的一些问题。
最后一个章节主要是结束语，同时也有对本次课题的自我评价以及对工频电场测试仪前景的展望，也大概的阐述了自己在此过程中学到的东西，并指出论文可能存在的问题。
2 总体设计
2.1 设计目标
用传感器采集外面的工频电场强度，经AD转换发送到单片机进行信号分析处理，将得到的新的数据进行液晶显示和设置分级报警。
为了满足高压工频电场测量的需要，文章设计的高压工频电场测量系统着重考虑以下几方面技术要求：
a） 由于系统工作场合为高压输电线附近或变电站内，这些场所电磁环境复杂，条件恶劣，因此对整个系统的抗干扰要求高；
b） 测量系统应尽量减小对被测电场的干扰；
2.3.3 霍尔传感器
本次课题采用SS49E霍尔线性传感器，这是经济型的线性霍尔元件,且也是比较微小型、应用比较广泛的线性霍尔传感器测量装置,它正常运行是需要电磁铁或永久磁铁的磁场支持的。供电电压负责线性电流源输出
1 绪论 1
1.1 选题的背景 1
1.2 选题的现实意义 2
1.3 本文内容简介 3
2 总体设计 3
2.1 设计目标 3
2.2 系统结构 4
2.3 硬件结构 4
3 系统软件设计 8
3.1 熟悉μVision开发平台 8
3.2 主程序 10
3.3 AD转换程序 11
3.4 输出单元 12
3.5 本章小结 15
4 调试问题 15
结论 18
致谢 19
参考文献 20
附录A 21
1 绪论
1.1 课题背景与意义
在一些科研和工程技术领域经常会用到电场测量。在航空航天范畴，发射起飞的航天器有一定概率会遭到自然雷击或引发闪击，导致惨重的亏损。为了保证飞机的安全起飞，航空航天部门有在飞机起飞前实时监测空间电场的需要，以大气电场强度值为飞船能否发射一个的重要条件；在国防领域、医学、生物学等等，电场的测量是必不可少的。
在电力工业中，精准并正确地检测电力设备四周空间电场及变化，对电力设施的设计制造和安全运行有要紧的意义，比如优化高压电力设施的绝缘结构，监测高压设备及电力体系的运行状况等；而且，跟着电压等级的升高，不但输变电设施自身的电场散布成为钻研的热门，电力体系电磁兼容问题也引发人们关心，对其进行研究也需求电场测量。除了电力系统的电磁兼容问题，在许多其它领域也都是电磁兼容 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
场的测量是必不可少的。
在电力工业中，精准并正确地检测电力设备四周空间电场及变化，对电力设施的设计制造和安全运行有要紧的意义，比如优化高压电力设施的绝缘结构，监测高压设备及电力体系的运行状况等；而且，跟着电压等级的升高，不但输变电设施自身的电场散布成为钻研的热门，电力体系电磁兼容问题也引发人们关心，对其进行研究也需求电场测量。除了电力系统的电磁兼容问题，在许多其它领域也都是电磁兼容性的问题，这需要工频电场的测量实验支持[1]。
当前，电场检测在电力系统中的运用关键有下列几个方面：
a） 测量高压工频电场
将电荷感应式的交变电场仪用于测量工频高压电场强度始于二十世纪六十年代。目前，除了检测变电站，围绕检测高压电力线频率电场，该仪器也被广泛用来测量电场电缆的末端，避雷器阀，变压器绕组，测量绝缘体的绝缘状态，对系统运行状况分析，这一些工作取得了良好的成绩[2,3,4]。
b） 测量瞬态电场
拥有电荷感应式的球型交变电场仪被证明能确切地检测出GIS变变站中的高频暂态电场。E.Gockenbach、K.Feser等人在1984年用球型电场测量系统检测的击穿电压和操作冲击电压的SF6变电站现场运行也证明了这一点[5]。
在国内，在1985年西安交通大学测量了球-板电极之间的直流非平均电场漫衍[6]；华北电力大学也先后研制了一维、二维的球型电场仪，测量了棒-板电极间加操作冲击波和雷电冲击波时的瞬态电场分布等。把完成的料想的目标的测量结果与理论得出的计算值互相确认[7]。
他们使用二维电场传感器比较和测量了板间隙粘轴向和横向电场的不同点处；在测量先导放电过程电场之间的不同点的差距；并且利用示波器对传感器测量的电压进行输出，与施加的冲击电压波形作了比较。测量结果表明，使用这种工频电场测量仪能够达到对长空隙空气放电阶段进行有效反馈的效果。测试结果与选用别的试验方式分析的结果相吻合。
c） 检测电磁环境
近年来，伴随着人们环保认识的加强，在高压输电线、变电站环境工频电场测量方面普遍的应用使用感应电荷式的交变电场仪，辅助科研人员对这些地方的电磁环境达成科学预测和评估。
作品[8]检测了220kV、500kV 变电站和输电线路的工频电磁场，其数据说明，跟着电压等级的升高，在变电站内、输电线附近部分地点的电磁场可能超过现有标准的规定值，应采取有效措施防范。
1.2 选题的实际意义
电磁辐射是一种复合的电磁波，它是由电场和磁场的垂直电场域组成并跟着时间的转变而传送能量。人类在进行一系列的生命活动时会产生生物电活动，其对周围环境的电磁波很是敏锐，是以电磁辐射能够对人体造成影响和破损。有两种类型的电磁辐射，对我们的生活环境有影响，就是自然辐射和人工辐射。来自自然的电磁辐射有像雷、电一类的电磁辐射，而射频电磁辐射、微波、脉冲放电、工频交变磁场等则是人工电磁辐射污染。
有大师指出，超出2毫高斯以上的电磁辐射则会致使人抱病，最早会出现问题的的是人类身上的皮肤以及黏膜组织，症状集中体现在眼睑肿胀、眼白发红、鼻塞或流鼻涕、咽喉不舒服，或周身皮肤呈现反复荨麻疹、湿疹、瘙痒等；对人体免疫功能的作用可能会出现白癜风、银屑病、过敏性紫癜等。据悉，电磁波辐射已被世界卫生组织列为第四大环境污染源，之前的污染源是水源、大气和噪声，变成威胁人们康健的无形“杀手”，长时间而超过限值的电磁辐射会对神经、人体生殖以及免疫等系统形成损害，成为了皮肤病、心血管疾病、糖尿病、癌突变的重要诱因。而电磁波辐射的最大来源是家用电器、办公设备、移动电话、电脑等。
环评测试也表明，高压变电站、输电线等设施四周的工频电场局部地区电场强度高出国家标准的容许值5kV/m。伴随着输电线路电压等级的不断升高，因工频电磁场带来的环境问题日益突出，这对中国特高压电输电工程建造造成相当大的限制。因此，对电场磁场进行即时有效的测量是积极面对和解决这一新威胁必不可少的手段[2]。
1.3 本文内容简介
本文的第一章节分析了关于工频电场在当今社会的研究发展，以及工频电场给人体带来的种种的危害，同时介绍了本文研究内容的主要方向和目标。
第二章节对工频电场测试仪进行了总体的概述，包括阐述了设计目标、系统结构和硬件结构。
第三章节系统软件的设计，主要讲述了主程序模块软件设计、液晶显示模块设计以及声光报警模块的设计。
第四章节是软件调试部分，讲述自己在调试过程中遇到的一些问题。
最后一个章节主要是结束语，同时也有对本次课题的自我评价以及对工频电场测试仪前景的展望，也大概的阐述了自己在此过程中学到的东西，并指出论文可能存在的问题。
2 总体设计
2.1 设计目标
用传感器采集外面的工频电场强度，经AD转换发送到单片机进行信号分析处理，将得到的新的数据进行液晶显示和设置分级报警。
为了满足高压工频电场测量的需要，文章设计的高压工频电场测量系统着重考虑以下几方面技术要求：
a） 由于系统工作场合为高压输电线附近或变电站内，这些场所电磁环境复杂，条件恶劣，因此对整个系统的抗干扰要求高；
b） 测量系统应尽量减小对被测电场的干扰；
2.3.3 霍尔传感器
本次课题采用SS49E霍尔线性传感器，这是经济型的线性霍尔元件,且也是比较微小型、应用比较广泛的线性霍尔传感器测量装置,它正常运行是需要电磁铁或永久磁铁的磁场支持的。供电电压负责线性电流源输出
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/2042.html
