【正文】 【論文】基于譜分析技術的虛擬相位差計的設計 基于譜分析技術的虛擬相位差計的設計 摘 要 相位差測量在電工技術、工業(yè)自動化、智能控制、通訊及電子技術等許多領域 有著廣泛的應用。傳統(tǒng)的相位差測量方法利用各種電機或機械式儀表來實現(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用到實際中。 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的虛擬相位差計的設計方法，并 設計出了基于 LabVIEW 平臺的虛擬相位差計。該虛擬相位差計改變了傳統(tǒng)相位差計 設計思路，用軟件代替硬件，通過波形采樣來計算分析，而且其測量精度是傳統(tǒng)儀 器難以達到的。 關鍵詞： LabVIEW，虛擬儀器，相位差，譜分析 I 基于譜分析技術的虛擬相位差計的設計 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 基于譜分析技術的虛擬相位差計的設計 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 ........................................2 課 題 的 研 究 內 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 VI 程序 ............................................18 程序調試技術 ...............................................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 計 及 方案 .............................................33 功能描述 ...................................................33 設計原理 ...................................................33 設計步驟 ...................................................34 運行檢驗 ...................................................36 打包文件 ...................................................37 第五章 結 論 .....................................................39 結論 .......................................................39 經(jīng)濟技術分析 ...............................................40 結束語 .....................................................41 參考文獻 ..........................................................43 致謝 ..............................................................44 附錄 ..............................................................45 聲明 ..............................................................47 III 基于譜分析技術的虛擬相位差計的設計 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)基礎課，實踐環(huán)節(jié)非常重要。學生只 有通過足夠的驗證性實驗 和一定數(shù)量的綜合性實驗，才能真正理解和掌握該學科的 理論知識，獲得一定的綜合測試技能，初步具有處理實際測試工作的能力。由于在 電子測試中，所需的測試儀器繁多復雜，導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”的技術方法，減少測試中的硬件設備，同樣可以實現(xiàn)實時采集、處理、分 析的目的。 本次設計目的是讓學生學會使用 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 臺上利用譜分析法求取相位差的原理設計出虛擬相位 差計。該設計的特點是： LabVIEW 虛擬儀器圖形編程語言簡單易學，可使用它方便 地來設計各種功能復雜的虛擬儀器。 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算機技術同步發(fā)展。這是因為計算機是虛擬儀器的核心設 備，該儀器的功能是通過軟件仿真實現(xiàn)的。它將傳統(tǒng)儀器由硬件電路實現(xiàn)的數(shù)據(jù)分 析處理與顯示功能，改由功能強大的計算機來執(zhí) 行，所以計算機是其核心；當計算 機與適當?shù)?I/O 接口設備配置完畢，虛擬儀器的硬件平臺就被確定，此后軟件就成 為儀器的關鍵部分。這意味著只要按照測量原理，采用適當?shù)男盘柗治黾夹g與處理 技術，編制某種測量功能的軟件就可構成該功能的測試儀器。 虛擬儀器發(fā)展的特點是隊伍宏大，規(guī)模壯闊。這是因為虛擬儀器的測量功能可 以由用戶根據(jù)需要來定義或擴展，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，各個領域 都存在不計其數(shù)的特 殊參量測量需求。如果建立了虛擬儀器平臺，那么只要按照測 量原理，借助信號分析與處理技術編制軟件程序，就能設計建造自己的測試儀器。 所以，作為儀器的使用者，廣大工作者同時也是虛擬儀器的設計者與發(fā)展者[1] 。 信號分析與處理技術是實現(xiàn)測量功能軟件編程的基石。基于相關時域分析、頻