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基于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計(jì)的設(shè)計(jì)(已修改)

2024-11-12 09:59 本頁面
 

【正文】 【論文】基于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計(jì)的設(shè)計(jì) 基于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計(jì)的設(shè)計(jì) 摘 要 相位差測量在電工技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化、智能控制、通訊及電子技術(shù)等許多領(lǐng)域 有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的相位差測量方法利用各種電機(jī)或機(jī)械式儀表來實(shí)現(xiàn),如矢 量法、相乘器法、二極管鑒相法及取樣混頻法等。近年來,應(yīng)用較廣的還有過零鑒 相 法。隨著虛擬儀器的出現(xiàn),在測試系統(tǒng)中,越來越多的虛擬儀器應(yīng)用到實(shí)際中。 本文首先介紹了虛擬儀器和圖形化編程語言 LabVIEW,然后討論了信號分析與 處理的基本概念,最后研究了一種基于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計(jì)的設(shè)計(jì)方法,并 設(shè)計(jì)出了基于 LabVIEW 平臺(tái)的虛擬相位差計(jì)。該虛擬相位差計(jì)改變了傳統(tǒng)相位差計(jì) 設(shè)計(jì)思路,用軟件代替硬件,通過波形采樣來計(jì)算分析,而且其測量精度是傳統(tǒng)儀 器難以達(dá)到的。 關(guān)鍵詞: LabVIEW,虛擬儀器,相位差,譜分析 I 基于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計(jì)的設(shè)計(jì) Abstract The phase difference measurement is extensively applied into the field of electrotechniques, industrial automation, intellectual control, munication and electronic technology and so on. Traditional method of phase difference measure utilizes various kinds of electrical machinery or machinery instrument to e true, such as, vector measure 、 Multiply each other the method 、 diode ancient bronze mirror looks law of multiplying and sampling frequency method etc. In recent years, the method of above zero ancient bronze mirroring phase has a wide application. With the appearance of the Virtual instrument, more and more virtual instruments are put into practice in testing system. At first, the paper introduced virtual instrument and programmer language LabVIEW with graph design, then did some research about basic concept of signal analysis and processing. At last the paper discussed a kind of design method of phase difference meter based on technique of spectrum analysis, and designed the virtual phase difference meter on the platform of LabVIEW, which changed traditional design thinking of phase different meter. It replaced the hardware with the software, and puted and analyzed by waveform sampling. Furthermore, its measure precision is beyond achievement for traditional instrument. Key words : LabVIEW, Virtual instrument, Phase difference, Spectrum analysis II 基于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計(jì)的設(shè)計(jì) 目 錄 第一章 前 言 ..................................................... 1 課 題 的 背 景 及 意義 ............................................1 虛 擬 儀 器 的 概 念 及 特點(diǎn) ........................................2 課 題 的 研 究 內(nèi) 容 及 方法 ........................................5 章節(jié)介紹 ....................................................6 第二章 圖 形 化 編 程 語 言LabVIEW ......................................8 LabVIEW 簡介 .................................................8 LabVIEW 的 基 本 開 發(fā) 環(huán)境 .......................................9 創(chuàng)建一個(gè) VI 程序 ............................................18 程序調(diào)試技術(shù) ...............................................21 第三章 信 號 分 析 與 處理 .............................................23 頻域分析介紹 ...............................................23 信 號 的 頻 域分析 .............................................23 快 速 傅 里 葉 變 換 FFT ........................................27 第四章 總 體 設(shè) 計(jì) 及 方案 .............................................33 功能描述 ...................................................33 設(shè)計(jì)原理 ...................................................33 設(shè)計(jì)步驟 ...................................................34 運(yùn)行檢驗(yàn) ...................................................36 打包文件 ...................................................37 第五章 結(jié) 論 .....................................................39 結(jié)論 .......................................................39 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析 ...............................................40 結(jié)束語 .....................................................41 參考文獻(xiàn) ..........................................................43 致謝 ..............................................................44 附錄 ..............................................................45 聲明 ..............................................................47 III 基于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計(jì)的設(shè)計(jì) 第一章 前 言 課題的背景及意義 《電子測量原理》是通信專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課,實(shí)踐環(huán)節(jié)非常重要。學(xué)生只 有通過足夠的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 和一定數(shù)量的綜合性實(shí)驗(yàn),才能真正理解和掌握該學(xué)科的 理論知識,獲得一定的綜合測試技能,初步具有處理實(shí)際測試工作的能力。由于在 電子測試中,所需的測試儀器繁多復(fù)雜,導(dǎo)致對一些簡單的測試工作也需要大量的 人力、物力。 LabVIEW 虛擬儀器圖形編程語言可組建虛擬測試系統(tǒng),利用“軟件就 是儀器”的技術(shù)方法,減少測試中的硬件設(shè)備,同樣可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集、處理、分 析的目的。 本次設(shè)計(jì)目的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)使用 LabVIEW 虛擬儀器圖形編程語言,掌握信號處 理方法的使用,在 LabVIEW 平 臺(tái)上利用譜分析法求取相位差的原理設(shè)計(jì)出虛擬相位 差計(jì)。該設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是: LabVIEW 虛擬儀器圖形編程語言簡單易學(xué),可使用它方便 地來設(shè)計(jì)各種功能復(fù)雜的虛擬儀器。 虛擬儀器是全新的一代測量儀器。自 1987 年誕生以來,這一技術(shù)與前幾代測 試儀器相比,以前所未有的速度迅猛發(fā)展。 虛擬儀器的功能與計(jì)算機(jī)技術(shù)同步發(fā)展。這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)是虛擬儀器的核心設(shè) 備,該儀器的功能是通過軟件仿真實(shí)現(xiàn)的。它將傳統(tǒng)儀器由硬件電路實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)分 析處理與顯示功能,改由功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)來執(zhí) 行,所以計(jì)算機(jī)是其核心;當(dāng)計(jì)算 機(jī)與適當(dāng)?shù)?I/O 接口設(shè)備配置完畢,虛擬儀器的硬件平臺(tái)就被確定,此后軟件就成 為儀器的關(guān)鍵部分。這意味著只要按照測量原理,采用適當(dāng)?shù)男盘柗治黾夹g(shù)與處理 技術(shù),編制某種測量功能的軟件就可構(gòu)成該功能的測試儀器。 虛擬儀器發(fā)展的特點(diǎn)是隊(duì)伍宏大,規(guī)模壯闊。這是因?yàn)樘摂M儀器的測量功能可 以由用戶根據(jù)需要來定義或擴(kuò)展,而不是由廠家事先定義且固定不可變更的。除示 波器、任意波形發(fā)生器、數(shù)字表、頻譜分析儀等通用測量與分析儀器外,各個(gè)領(lǐng)域 都存在不計(jì)其數(shù)的特 殊參量測量需求。如果建立了虛擬儀器平臺(tái),那么只要按照測 量原理,借助信號分析與處理技術(shù)編制軟件程序,就能設(shè)計(jì)建造自己的測試儀器。 所以,作為儀器的使用者,廣大工作者同時(shí)也是虛擬儀器的設(shè)計(jì)者與發(fā)展者[1] 。 信號分析與處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)測量功能軟件編程的基石?;谙嚓P(guān)時(shí)域分析、頻
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