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  • 噪声的颜色指的是噪声信号的能量谱,不同颜色的噪声具有不同的特色,人耳听起来也不太一样,在日常生活中,我们接触最多的是白噪声和粉红噪声。白噪声白噪声的名称来自白光,它听起来是一段声调持续一致,且长时间...

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    什么,噪声竟然也有颜色?

    噪声的颜色指的是噪声信号的能量谱,不同颜色的噪声具有不同的特色,人耳听起来也不太一样,在日常生活中,我们接触最多的是白噪声和粉红噪声。

    白噪声

    白噪声的名称来自白光,它听起来是一段声调持续一致,且长时间重复的声音,在全频域内单位频域下分布有相同的能量密度,在线性空间内具有平坦的频谱。

    一定频域内的白噪声在其中任意给定的带宽内都具有相等的能量,例如在40 Hz至60 Hz频域内的白噪声具有和4000 Hz至4020 Hz频域内相同的能量。

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    白噪声频谱

    日常生活中,电视机无信号时的沙沙声、海浪拍打岩石的声音都属于白噪声。因为人耳对高频声音更敏感,所以白噪音听上去是有点吵耳的沙沙声。

    白噪声可用于缓解耳鸣、安抚新生儿,被广泛应用于失眠。

    大家可以在市面上找到许多白噪声音乐文档,但伴你学习、入睡的不一定的纯正的白噪声,也可能是白噪声的“兄弟姐妹,如粉红噪声。

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    截图来自网易云app

    粉红噪声

    粉红噪声与白噪声的区别在于粉红噪声的能量分布在中低频,在高频区能量分布低,白噪声在全频的能量分布是均匀的。因为人耳对高频声音更敏感,所以粉红噪声人耳听起来会更舒适,如雨滴落在人行道,微风吹动树叶,瀑布跌落山谷的声音都属于粉红噪声。

    粉红噪声的频谱在对数空间内是平坦的,也就是说在等比例宽度的频带内具有相等的功率。例如在40 Hz至60 Hz的区间的能量与在4000 Hz至6000 Hz频带内的能量相同。

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    粉红噪声频谱

    研究表明粉红噪声与睡眠中的脑波律动是一致的,有助于延长深度睡眠时间,提高睡眠质量。同时也有研究表明,粉红噪声可对听觉过敏发挥脱敏作用。

    布朗噪声

    红噪声又称作布朗噪声,在英文中有时被称作Brown noise,又被称为棕/褐色噪声,因为波长更长的低音区能量更高,就像光波中红光的分布范围一样。值得注意的是Brown是布朗运动(Brownian motion)的简称,而不应理解为“棕”这种颜色。

    布朗噪声的频率分量功率主要集中在中低频,这种噪声比粉红噪声更加低沉,是“轰隆轰隆”的声音。如干衣机运转,深沉的潮汐声等。

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    布朗噪声频谱

    研究证明,布朗噪声也同样适合放松和入睡。

    其他颜色的噪声

    除了以上几种噪音之外,还有蓝噪声、紫噪声、灰噪声等各种颜色的噪音,声音效果和频谱各不相同,如灰噪音,是在某一特定频率范围内遵循音质等响度曲线变化的随机粉红噪声,这种噪声能够使人类听觉系统在全频率上感受到同样的响度。这一点和粉红噪声存在区别:粉红噪声在对数尺度下的频带内具有相等的能量,但人耳对此在不同频率下感觉到的响度是不一样的,这是受到人类听觉等响度曲线的影响,灰噪声或许可以说是“听觉上的白噪音”。

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    灰噪声频谱

    应用

    帮助入眠

    -白噪声可屏蔽其他噪声的存在:白噪声恒定的能量频率,覆盖了声音变化,弱化外界声音的干扰,使入睡的过程更不容易被打断,可用于帮助婴幼儿入眠。

    -粉红噪声可以影响脑电波:有研究表明粉红噪声与睡眠中的脑波律动是一致的,有助于延长深度睡眠时间,提高睡眠质量。

    注意:尽管多项研究表明,白/粉红/布朗噪声可以改善睡眠,但每个人的耳朵、主观偏好不一样,白/粉红/布朗噪声的助眠效果因人而异。

    听力学应用

    -白噪声常用于测试电子仪器性能参数,可用来测量扬声器和耳机。

    -粉红噪声常用在言语测听中作为言语掩蔽声,因为语音平均频谱和粉红噪声接近,也是低频多,高频少,所以用它来掩蔽语音效果比白噪声要好。

    -白噪声、粉红噪声、布朗噪声均可作为耳鸣掩蔽信号使用。

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    无论是将白噪声作为辅助入眠的工具还是掩蔽耳鸣声的信号,都应将白噪声的响度控制在恰好刚能掩盖掉其他“不愉快的”声音,而又不会引起自己关注的响度范围;若是作为辅助入眠的工具,使用时尽量将声源放远一点,不要整晚持续播放。

    tips

    小小知识点

    听力学中常见的掩蔽噪声

    在临床进行掩蔽时需要用到掩蔽信号,用什么噪声来掩蔽主要取决于要掩蔽的是什么信号,原则是用最小的掩蔽声音强度来完成信号掩蔽。事实上,对任何信号都用包含所有频率的白噪声是不合适的,因为当用一宽带噪声掩蔽一纯音时,宽带噪声中只有以该纯音为中心的有限的一段频谱具有掩蔽效应,这就是临界频带。因此,要掩蔽一个纯音信号,应当使用带宽范围等于临界带宽的窄带噪声1/3倍频程,即窄带噪声

    除了窄带噪声外,目前听力计上常用的掩蔽噪声还有白噪声(宽带噪声)和言语频谱噪声。白噪声是用来掩蔽宽频信号的,如言语声、短声等。言语频谱噪声是一种模拟长时言语声频谱的特殊噪声,其特点为频率范围在250-4000 Hz,其中250-1000 Hz的能量分布在±5dB,1000-4000 Hz每倍频程降12dB。另外还有一些特殊的噪声,如粉红噪声,频谱分布为每倍频程下降3dB,因此中低频成分的能量分布较多,常用于掩蔽言语声。

    参考来源

    维基百科

    诊断听力学 王永华 徐飞主编 杭州 浙江大学出版社 2013.11

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  • 能量检测法源代码所属分类:图形图象开发工具:matlab文件大小:4KB下载次数:97上传日期:2017-08-27 23:05:52上 传 者:sean1977说明:能量检测法是一种比较简单的信号检测方法[1], 属于信号的非相干的检测, ...

    能量检测法源代码

    所属分类:图形图象

    开发工具:matlab

    文件大小:4KB

    下载次数:97

    上传日期:2017-08-27 23:05:52

    上 传 者:sean1977

    说明:  能量检测法是一种比较简单的信号检测方法[1], 属于信号的非相干的检测, 直接对时域信号采样值求模,然后平方即可得到;或利用FFT转换到频域,然后对频域信号求模平方也可得到。它无需知道检测信号的任何先验知识,对信号类型也不作限制。

    实际上,能量检测是在一定频带范围内作能量积累,如果积累的能量高于一 定的门限,则说明信号的存在;如果低于一定的门限,则说明仅有噪声。能量检 测的出发点是信号加噪声的能量大于噪声的能量。能量检测方法对信号没有作任何假设,是一种盲检算法。

    此代码“利用FFT转换到频域,然后对频域信号求模平方”方法来实现对用户的检测。

    (In fact, energy detection is used for energy accumulation in a certain frequency range. If the accumulated energy is higher than a certain threshold, the existence of the signal is indicated. If the threshold is lower than the threshold, then only noise is indicated. The starting point of energy detection is that the energy of signal plus noise is greater than that of noise. The energy detection method does not make any assumptions about the signal, and it is a blind detection algorithm.

    This code "converts the frequency domain into the frequency domain by FFT, then calculates the square of the square of the frequency domain signal" to realize the detection of the user.)

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  • 本发明属于雷达信号处理领域,特别涉及一种基于Python雷达信号处理系统及方法。背景技术:雷达是发射机通过天线将电磁波能量射向空间某一方向,处在该方向山物体反射碰到电磁波,通过接收反射波,提取关于物体...

    本发明属于雷达信号处理领域,特别涉及一种基于Python的雷达信号处理系统及方法。

    背景技术:

    雷达是发射机通过天线将电磁波能量射向空间某一方向,处在该方向山的物体反射碰到的电磁波,通过接收反射波,提取关于物体的距离,径向速度,方位,高度等信息的设备。由于在反射信号中存在各种环境杂波和电磁干扰等,倘若需要将目标信息提取出来则需要复杂的雷达信号处理。

    因为雷达在现代战中产生的革命性的作用,雷达技术在近现代迎来了突飞猛进的发展。自计算机技术发展后,为雷达的发展提供了新的发展方向。数字雷达信号处理算法具有数据量大,算法复杂,高实时性等特点,通过计算机技术,可以实现对雷达的精确控制,并能够实时算法实现和结果显示。使用计算机处理雷达信号,相比传统的信号处理方法来进行信号处理,具有可移植性高,开发速度快的优点,同时还能够缩短开发时间,降低系统复杂度,提高系统可移植性。

    传统数字信号处理一般采用FPGA或者DSP芯片为基础的信号处理解决方案,具有功耗低、稳定性强的特点,但是同时也有修改困难,缺乏灵活性等缺点。FPGA或DSP信号处理平台复杂,且雷达信号处理对系统的实时性要求高,导致开发周期延长。在程序编写调试阶段,由于程序算法复杂性高,造成下载编译时间长,严重影响修改程序的效率。另外,传统信号处理方式的可操作性差,由于缺乏可视化界面,造成系统操作不易理解,不利于操作人员对系统的控制。

    技术实现要素:

    本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于Python的雷达信号处理系统及方法。

    实现本发明目的的技术解决方案为:一种基于Python的雷达信号处理系统,包括数据采集模块、调制信号产生模块、同步控制模块、USB通信模块、信号处理模块和控制显示模块;

    所述数据采集模块,用于采集雷达回波信号,并将模拟信号转换为数字信号;

    所述调制信号产生模块,用于产生锯齿信号,进而调制发射信号;

    所述同步控制模块,用于产生与锯齿信号同步的脉冲信号,控制数据采集模块中N路采集通道同步采集雷达回波信号;

    所述USB通信模块,将数据采集模块采集的数据传输至信号处理模块中;

    所述信号处理模块,用于对采集的回波信号进行信号处理,获取目标信息并将其传输至控制显示模块;所述信号处理包括数据重排、滤波、杂波抑制、动目标检测、恒虚警、目标凝聚和测角;

    所述控制显示模块,用于控制雷达信号处理系统的开启与关闭,显示目标信息,且能进行用户身份认证。

    基于所述雷达信号处理系统的雷达信号处理方法,包括以下步骤:

    步骤1、通过同步控制模块、控制显示模块控制数据采集模块采集雷达回波信号,并将模拟信号转换为数字信号;

    步骤2、将步骤1获得的数字信号通过USB通信模块传输至信号处理模块;

    步骤3、信号处理模块对接收到的信号进行滤波、数据重排、杂波抑制、动目标检测、恒虚警、目标凝聚和测角,获得目标的距离、速度和角度信息;

    步骤4、将步骤3获得的目标的距离、速度和角度信息传输至控制显示模块进行显示,完成雷达信号处理。

    本发明与现有技术相比,其显著优点为:1)本发明利用同步控制模块能够控制数据采集模块对N路雷达回波信号的同步采集;2)本发明的信号处理模块中,通过杂波抑制模块有效抑制了静止杂波及干扰;3)本发明中通过相位法实现系统的测角功能,算法简单易于实现;4)本发明的控制显示模块为用户提供系统的操作和显示界面,方便用户使用;5)本发明控制显示模块中的身份认证功能为系统的安全性提供了保障。

    下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

    附图说明

    图1为本发明基于Python的软件化雷达信号处理系统的结构框图。

    图2为本发明中数据采集模块的结构框图。

    图3为本发明中信号处理模块的结果框图。

    具体实施方式

    结合图1,本发明的一种基于Python的软件化雷达信号处理系统,包括数据采集模块、调制信号产生模块、同步控制模块、USB通信模块、信号处理模块和控制显示模块;

    数据采集模块,用于采集雷达回波信号,并将模拟信号转换为数字信号;

    调制信号产生模块,用于产生锯齿信号,进而调制发射信号;

    同步控制模块,用于产生与锯齿信号同步的脉冲信号,控制数据采集模块中N路采集通道同步采集雷达回波信号;

    USB通信模块,将数据采集模块采集的数据传输至信号处理模块中;

    信号处理模块,用于对采集的回波信号进行信号处理,获取目标信息并将其传输至控制显示模块;信号处理包括滤波、数据重排、杂波抑制、动目标检测、恒虚警、目标凝聚和测角;

    控制显示模块,用于控制雷达信号处理系统的开启与关闭,显示目标信息,且能进行用户身份认证。

    进一步地,数据采集模块包括:

    回波接收模块,用于接收探测目标的雷达回波信号;

    AD采集模块,实现多路信号的同步采集。

    作为一种具体示例,结合图2,数据采集模块包括:USB6211采集器、雷达传感器K-MC4,工作方式如下:

    产生一个频率为1kHz的脉冲信号作为锯齿波产生和数据采集的同步信号。产生一个频率为1kHz,最低电压为1V,最高电压为10V的锯齿信号,触发源为1kHz的脉冲信号,将锯齿波信号作为雷达传感器的调频信号,用来调制雷达的发射波形;

    USB6211采集器对雷达传感器4路回波信号进行同步采集,采样频率为50kHz,触发源为1kHz的脉冲信号,在建立的读取任务中,新建4个电压读取虚拟通道,设置电压虚拟通道的读取方式为无限读取,设置每次任务读取单通道读取点数为20000,得到一个4*20000的类型为Rarray的矩阵。

    进一步地,调制信号产生模块、同步控制模块均通过USB6211采集器实现。

    作为一种具体示例,调制信号产生模块通过USB6211采集器实现具体为:USB6211采集器产生0~10V锯齿信号,进而调制发射信号。

    作为一种具体示例,同步控制模块通过USB6211采集器实现具体为:USB6211采集器产生与锯齿信号同步的脉冲信号,用于控制N路信号的同步采集。

    进一步地,USB通信模块包括:

    缓存模块,将模数转换后的数据进行缓存;

    传输模块,建立雷达回波信号的采集虚拟通道,并将回波信号传输至信号处理模块。

    进一步地,结合图3,信号处理模块包括依次相连的滤波模块、数据重排模块、杂波抑制模块、动目标检测模块、恒虚警模块、目标凝聚模块、测角模块;其中,

    滤波模块,用于对采集到的雷达回波信号进行滤波;

    数据重排模块,用于将滤波后的信号重排为N/2路复数信号,并将其转化为2维矩阵;

    杂波抑制模块,用于对重排后的信号进行杂波抑制处理;

    动目标检测模块,用于从杂波抑制后的信号中提取检测目标的距离、速度信息;

    恒虚警模块,用于保持信号检测时虚警率恒定;

    目标凝聚模块,用于将恒虚警模块处理得到的目标信息凝聚为点迹信息;

    测角模块,用于测量目标相对于雷达在水平方向上的角度。

    作为一种具体示例,信号处理模块的工作方式如下:

    数据重排模块首先将数据采集模块传输过来的4路信号分为两路I、Q正交信号,将Rarray矩阵重新变更为两个秩为2的矩阵Rarray1和Rarray2,每个矩阵大小为50*400,分别存储两路正交的信号;

    杂波抑制模块中,在连续波雷达中,由于多数情况下杂波功率集中于零频附近,所以可以通过去直流的方法去掉回波信号中的直流分量,利用FIR滤波器滤除不在测量范围内的信号,并使用动目标显示技术,抑制静止杂波;

    动目标检测模块对经过杂波抑制的50*400的矩阵Rarray1和Rarray2分别进行二维FFT,并剔除对应目标距离为负的400*25个点;

    恒虚警模块对动目标检测后的矩阵Rarray1和Rarray2使用自适应门限,用以确定在特定的点上的是目标还是杂波;

    目标凝聚模块将做完恒虚警处理后的Rarray1和Rarray2矩阵中的呈椎体形状的目标信息凝聚为一个点迹信息;

    测角模块将目标凝聚处理后的两个数据矩阵Rarray1和Rarray2中的目标点的相位做差,借助雷达传感器的鉴角曲线得到系统在水平方向的角度信息。

    进一步地,控制显示模块包括:

    控制模块,用于控制数据采集模块的采集频率和雷达信号处理系统的整体运行时间;

    显示模块,用于进行控制模块的相关设置和显示检测目标的相关信息。

    认证模块,用来验证用户的身份。

    综上,作为一种具体示例,基于Python的雷达信号处理系统的工作方式如下:

    认证模块对用户进行认证,当输入的验证码与验证模块的密码相同时,整个系统开始,当验证码与原来不符时,跳出警告并阻止系统的运行。

    验证模块认证成功后,系统开始运行,数据采集模块中的脉冲信号产生模块产生频率为1kHz的脉冲同步信号,锯齿波产生模块使用同步信号作为触发源产生频率为1kHz的锯齿波信号,数据采集模块新建一个具有4路输入电压的采集虚拟通道的任务,通过该任务设置采样周期为50kHz,同时数据采集模块开始数据采集;

    数据采集模块将数据送入缓冲区,缓冲区中的数据经USB通信模块传输到信号处理模块中,再对数据做信号处理,数据重排模块将4路信号变为两路I、Q复数信号,并将信号重排为400*50的矩阵,杂波抑制模块首先完成去直流处理,即对矩阵中的每行求平均,并将矩阵中的每个数据减去其对应行的平均值,再通过动目标显示处理,去除静止物体的杂波。对经过杂波抑制模块的矩阵进行二维的FFT处理,并剔除距离为负的左半边的400*25个点,保留右半边的400*25的矩阵。对剩余的矩阵进行恒虚警和目标凝聚处理,在经处理后的两个数据矩阵中找出非零的值所对应的横纵坐标转化为目标的速度和距离信息,并将目标点的相位差通过对比鉴角曲线得到目标角度信息,最后将目标的速度、距离和角度信息传输给显示模块。

    显示模块检测目标的速度、距离和角度模块进行显示,并在地图中加以显示。

    基于雷达信号处理系统的雷达信号处理方法,包括以下步骤:

    步骤1、通过同步控制模块、控制显示模块控制数据采集模块采集雷达回波信号,并将模拟信号转换为数字信号;

    步骤2、将步骤1获得的数字信号通过USB通信模块传输至信号处理模块;

    步骤3、信号处理模块对接收到的信号进行数据重排、滤波、杂波抑制、动目标检测、恒虚警、目标凝聚和测角,获得目标的距离、速度和角度信息;

    步骤4、将步骤3获得的目标的距离、速度和角度信息传输至控制显示模块进行显示,完成雷达信号处理。

    本发明的信号处理系统具有操作简单、实时性好、兼容性好、安全性高的特点,实现了对目标的实时探测和信息显示。

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  • 一、直流电路基础概念电是物质,客观存在,它和热能、风能、太阳能、核能等一样也是是一种能源,并属于二次能源,能够与其它能源相互转化;电能生产、输送、转化一定遵守能量守恒定律、物质守恒定律。电荷有两...

    一、直流电路基础概念

    086b3ba2c849bec73463c206f2ee2696.png
    1. 电是物质的,客观存在的,它和热能、风能、太阳能、核能等一样也是是一种能源,并属于二次能源,能够与其它能源相互转化;电能的生产、输送、转化一定遵守能量守恒定律、物质守恒定律。
    2. 电荷有两种:正电荷、负电荷,并且同性相斥,异性相吸;电荷的多少叫电量,符号Q,单位库伦(C),电荷的定向移动就形成了电流。负电荷向正电极方向移动,正电荷向负电极方向移动,二者在电压作用下的移动方向相反;电流的三大效应为:热效应、磁效应、化学效应。
    3. 根据物质导电性的不同分:导体、绝缘体、半导体。描述导体导电能力的一个物理量电阻率ρ,单位欧.米,银的导电能力最强,下来依次是铜、金、铝、钨、铁等,水、电解液、碳、大地等也是导体。木头、塑料、陶瓷、空气等是绝缘体;硅、锗等是半导体,也就是它们们的导电能力介于导体与半导体之间。
    4. 描述电的性质的物理量有电压、电流、电量(Q)。电压好比水压,电流好比水流,电量好比水滴,有了水压(电压)才会推动水流(电流),将水滴送出去;电压(U)有方向,又高电位指向低电位,电压单位为伏特(v),电流(I)也有方向,正电荷移动的方向就是电流方向,单位安培(A);描述电源供电能力的物理量是电动势ε,单位也是伏特
    5. 电流通过导体时会有阻力,用电阻表示,符号R,单位欧姆Ω,有一个非常著名的公式就是欧姆定律R=U/I,讲的是导体的电压与其电流成正比,除此之外还有一个全电路欧姆定律,指的是电源的内阻、电动势、外电阻之间的关系I=ε/(r+R)
    6. 导体中运输电能的物质叫载流子,金属中的载流子为自由电子,电解液中的载流子为正离子和负离子;半导体中的载流子为空穴和自由电子。
    7. 电既然是一种能源,那么它就会做功,描述其做功多少用电功W表示,单位焦耳,W=UIt,它与电压、电流、时间成正比,其做功的能力,用电功率表示P=UI,单位瓦特W;电流通过导体的时候会产生热量,其大小Q=I2Rt,与电流的平方、电阻、时间成正比;这个公式就叫做焦耳定律。
    8. 电路就是电流的通路,它是由电源、负载、中间环节组成的,电源提供能量,负载消耗能量,中间环节如导线、开关、保护等;电路的作用有两个:供电与信息处理;电阻等负载着电路中的连接方式有:串联、并联、混联。
    9. 电路的三种状态:开路、短路、有载工作状态。开路就是电路断开的意思,短路就是电流不经过负载直接连起来;有载工作状态就是正常的工作状态。
    10. 电流必须有回路才能进行,即有出必有进;电压可以独立存在,比如一节电池,没有负载它照样有电压存在;
    11. 支路:没有分支的一段短路;节点:三个以上支路的交点;回路:由几条支路组成的闭合电路;网孔:没有分支的回路;
    12. 克希荷夫电流定律(KCL)与克希荷夫电压定律(KVL)在解决电路问题中非常重要,应该掌握。KCL告诉我们流入某一节点的电流等于流出电流的和,符合物质守恒定律;KVL告诉我们,对于一个闭合回路来说,电压升高之和等于电压降低之和;
    13. 解决电路计算分析的方法有:支路电流法、叠加原理、节点电压法、戴维南定理、诺顿定理;
    14. 电路有:电路原理图、框图、PCB图、接线图、实物图,这些图侧重点不同, 优点不同,结合起来应用有助于分析、认识电路。
    15. 电压源以电压输出表示的电源,称为电压源,用电动势E 和内电阻r0 相串联的等效电路表示,输出电压:U=E-r0I.内电阻为零、输出电压绝对恒定的电源称为理想电压源,或恒压源;具有恒流输出的实际电源,称为电流源;用一个电流源Is和内电阻r0相并联的等效电路表示,其输出电流为I=Is-U/r0,U/r0为电源内部的分流电流。输出电流恒定不随负载变化的电源,称为理想电流源;电压源和电流源的等效关系:内电阻相同,Is=E/r0,为电压源的短路电流。注意:二者的等效关系仅仅对外电路而言,对电源内部不等效;在等效变换的过程中,电压源和电流源的方向必须保持一致;理想电压源和理想电流源之间不具备等效关系。

    二、交流电路基本概念

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    1. 正弦交流电的三要素:幅值、角频率、初相位;幅值反映了其大小,角频率反映了其频率变化的快慢,相位反映了其状态位置。角频率与频率不同,二者的关系为ω=2πf,周期T是交流电变化一周的时间,单位秒s,频率f是交流电每秒变化的次数,单位赫兹Hz;二者关系T=1/f;工频市电频率50Hz;不同的交流电的初相位可能相同,可能不同,它们的初相位之差叫相位差,反映了不同交流电的状态关系,按此描述关系有超前、滞后;特殊的相位差有同相(0度)、反相(180度)、正交(90度)。
    2. 交流电同直流电一样能够做功。热效应、磁效应、化学效应的三大效应同样存在;交流电的最大值为有效值的1.414倍;在描述、计算交流电的大小用有效值表示,比如市电220v就是有效值。
    3. 交流电通过电阻时其两端的电压和电流同相;通过电感时,其两端的电压超前于电流90度;通过电容时两端的电流超前于电压90度;
    4. 交流电通过负载的时候也要受到阻力,叫阻抗,通过电阻时的阻抗为R,也就是电阻;通过电感时的阻抗(感抗)为2πfL,通过电容时的阻抗(容抗)为1/2πfc;电阻R、电感L、电容C串联、并联电路中的电压、电流相位可能不一样,它们的相位差的余弦叫功率因数,用cosφ表示。交流电通过电阻时的功率P=UI,叫有功功率;通过电感、电容的功率Q=UI为无功功率,就是没有做功的意思,但是它们和电源之间进行着能量交换。电容、电感通入交流电在这一点上和直流电是有差别的;
    5. 电阻、电容、电感组成的串并联电路计算要通过矢量计算方式。和直流电的计算方法不同。
    6. LC串联谐振电路具有低阻特性,LC并联谐振电路具有高阻特性;且电压与电流同相。
    7. 直流电通不过电容,交流电能,直流电通不过变压器,交流电能;因此我们用电容器传递信号,通过变压器传递信号,变换电压。

    三 、磁路基本概念

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    1. 磁场存在的方式有:磁铁、通电导体周围;通电导体的电流方向与其周围的磁场方向用右手螺旋定则判定;地球就是一个大磁场。
    2. 通电导体在磁场中会受力的作用,大小F=BIL(B磁感应强度,I电流强度、L导体长度),导体受力方向、磁场方向、电流方向三者之间的关系用左手定则判定;这是电动机能够运转的基础理论;
    3. 磁场的强弱用磁感应强度B表示,单位特斯拉T,磁场的方向,由北极N指向南极S;磁场分北极N、南极S,磁极之间同性磁极相斥、异性相吸;通过某一界面的磁场用磁通表示φ=BS,单位韦伯Web
    4. 有的物质导磁性能非常好,有的很差,用磁导率μ表示,单位亨/米,H/m;据此分为铁磁物质与非磁性物质;铁磁物质分硬磁性材料、软磁性材料,矩磁材料;导磁性能较好的材料如硅钢片、坡莫合金等;铁磁物质在磁化过程中,会有剩磁现象,需要一定的反向磁场予以消除,且磁感应强度达到一定值就饱和,反复磁化过程中会有损耗,叫做磁滞损耗;铁磁物质的磁导率不为常数,为消除材料特性影响用磁场强度表达H=B/μ。
    5. 法拉第电磁感应定律、楞次定律合称为电磁感应定律:通过闭合导体的磁通发生变化时,会产生感应电动势和感应电流,其大小与磁通的变化率成正比;感应电流所产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。根据这两条可以判断感应电流的方向。运动导体在磁场中切割磁力线产生的电动势、磁场方向、运动方向用右手定则判断。这是发电机工作的理论基础;
    6. 自感电动势:通过导体的电流发生改变时,导体内会产生感生电动势,叫自感电动势,其大小与电感量、电流的变化率成正比,电感量又叫自感系数,符号L,单位亨利H;与线圈的匝数的平方成正比,与磁阻成反比。
    7. 涡流:是一种感应电流,是交流铁心中的一种损耗,需要设法降低损耗,采取的措施就是铁心由若干绝缘薄片组成;也可以利用它,比如电磁炉就是利用涡流加热的;涡流与磁滞损耗统称为铁损。

    四、三相交流电

    1. 由三组幅值相等,相位差互为120度的对称单相电源组合而成的电源三相交流电;产生方式:三相交流发电机、三相变压器;
    2. 三相交流电源的接法有三角形接法、星形接法两种。星形接法就是三个对称绕组的尾端接着一起,这种接法能够输出两种电压相电压、线电压,从三个首端引出的线叫相线,也叫端线、火线,三个尾端接在一起的点叫中点,从中点引出的线叫中线;相线与相线之间的电压叫线电压,相线与中线之间的电压叫相电压,线电压是相电压的1.732倍,并且超前于30度。三角形接法就是将三个对称绕组的首尾端依次相连,输出一种电压:相电压
    3. 三相负载的接法有星形接法、三角形接法;星形接法若每相绕组对称,中线可以省去,此时线电压为相电压的1.732倍;三角形接法,有线电流和相电流,线电流是相电流的1.732倍,并且滞后30度;
    4. 三相对称负载的有功功率P=1.732ULcosφ,无功功率Q=1.732ULsinφ;视在功率S=1.732UI

    五、变压器

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    1. 变压器由初级绕组、次级绕组、铁芯、外壳等组成;初级匝数N1、次级匝数N2称作变压器的匝数比又叫变比k;
    2. 变压器能够变换电压、电流、阻抗;电压变换公式U1/U2=N1/N2,电流变换公式I1/I2=N2/N1;阻抗变换公式R1=K2R2。可以用作电源变换,音频信号的输入输出;注意变压器不仅能够降低电压,还能够升高电压,不仅能降低阻抗,也可以升高阻抗,实现阻抗匹配。
    3. 变压器按电源相数分有单相变压器、三相变压器;按功能分;电源变压器、音频变压器、脉冲变压器等;按绕组:多绕组变压器、单绕组变压器、多抽头变压器;按频率分高频变压器、中频变压器、低频变压器;
    4. 变压器的同名端、异名端:当通入相同方向的电流时,产生的磁通方向一致或者磁通变化时产生的感应电流极性相同,这两个线圈的端头就叫同名端,否则就是异名端;这是变压器特有的,应该数量掌握。
    5. 特殊变压器:电焊机、互感器、自耦变压器;
    6. 变压器的主要参数:变比、容量、效率、频率特性等;

    六、三相异步电动机

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    1. 电动机分类:按电源分有直流、交流电动机;直流电动机分串励、并励、复励、他励;交流电动机分单相、三相电动机;三相异步电动机按转子分鼠笼式、绕线式;单相电动机分罩极式、分相式、串激式
    2. 三相异步电动机的组成:定子(底座、外壳、铁芯、绕组等)、转子(转轴、转子绕组、风扇等);
    3. 三相异步电动机的工作原理:在三相对称绕组中通入三相对称交流电,产生旋转磁场,转子绕组切割磁力线产生感应电流,感应电流在磁场中受力而使转子转动;改变任意两根接线就可以改变转向;
    4. 三相绕组产生的磁极有一对极、二对极....用p表示磁极对数;磁极旋转称为旋转磁场,转速60f/p,有3000转、1500转等,又叫同步转速n1,实际转速n2;转差率s=(n1-n2)/n1
    5. 三相交流电遵循电动势平衡、转矩平衡规则;转矩平衡就是能适应负载的变化改变转速;
    6. 三相异步电动机的接法:星形接法、三角形接法;星形接法的电压是三角形接法电压的1.732倍,三角形接法电流是星形接法的1.732倍;输出功率相同;
    7. 三相异步电动机的功率指的是其输出的机械功率,其电压指的是其额定线电压,电流是额定线电流;效率是输出机械功率与输入电功率的百分比;
    8. 三相异步电动机的机械特性有4个点:启动点、过载点、额定运行点、同步点。
    9. 对转矩影响的主要参数是转子绕组的电阻、定子绕组电压;
    10. 三相异步电动机的启动电流很大,启动方法有直接启动、降压启动(星三角形启动、自耦变压器启动、串联电阻起动)。降压启动的目的是为了降低启动电流。
    11. 三相异步电动机的调速方法:变频、变极、变转差率
    12. 三相异步电动机的制动:反接制动,能耗制动。
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