【正文】 平臺，軟件編程方便、簡潔、效率高；利用數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)可測量兩個同頻信號的相位差；在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，通過改變軟件的設(shè)計，可以實現(xiàn)別的儀器的功能。用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜 ，工程師們通常需要集成多個測量設(shè)備來滿足完整的測試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費大量的時間。在利用最新科技的時候，您可以把它們集成到現(xiàn)有的測量設(shè)備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時間。 虛擬儀器技術(shù)的四大優(yōu)勢： ： 虛擬儀器技術(shù)是在 PC 技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的 PC 技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點，包括功能超卓的處理器和文件 I/O，使您在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時就能實時地進行復(fù)雜的分析。由 NI 發(fā)起的 PXI 系統(tǒng)聯(lián)盟現(xiàn)已吸引了 68 家廠商，聯(lián)盟屬下的產(chǎn)品數(shù)量也已激增至近千種。無論您是使用 PCI, PXI, PCMCIA, USB或者是 1394 總線， NI 都能提供相應(yīng)的模塊化的硬件產(chǎn) 品，產(chǎn)品種類從數(shù)據(jù)采集、信號條理、聲音和振動測量、視覺、運動、儀器控制、分布式 I/O 到 CAN 接口等工業(yè)通訊，應(yīng)有盡有。 NI公司提供的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖形化編程軟件 —— LabVIEW，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬件的連接，更能提供強大的后續(xù)數(shù)據(jù)處理能力，設(shè)置數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、存儲的方式，并將結(jié)第一章 引言 3 果顯示給用戶。這也正是 NI 近 30 年來始 終引領(lǐng)測試測量行業(yè)發(fā)展趨勢的原因所在。虛擬儀器 主要是指這種方式。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計算機裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。 虛擬儀器是以其技術(shù)與計算機技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，它強調(diào)“軟件就是儀器”的概念，用戶能夠根據(jù)自己的需要定義儀器功能，更好的組建自己所需要的測試系統(tǒng)。傳統(tǒng)電子模擬式相位差測量采用乘法器法，二極管鑒相法等，有硬件電路完成。 using various methods of virtual phase meter analyzed. Papers using three methods of the former two. Comparing the two methods designed instrument in the simulation waveform measurement accuracy and the phase difference of the different procedures, through the relevant information on the practical application of their respective places of application and their advantages and disadvantages. Fully aware of virtual instruments, especially LABVIEW powerful nature. Among the first part of the virtual instrument, is the main design of this phase difference measuring instrument of industrial applications。 論文的第一部分是對虛擬儀器，主要是虛擬儀器的大體介紹和相位差測量儀的在工業(yè)上的應(yīng)用；第二部分主要是對 LABVIEW 的簡介和其運行的環(huán)境的概述；第三部分主要講述 本次課程設(shè)計中要用到 LABVIEW 中的功能函數(shù)以及相關(guān)法、頻譜分析法等相位差測量方法原理；第四部分則列出本次課程設(shè)計要用到的 LABVIEW 的內(nèi)容及各種方法在 LABVIEW 平臺下的實現(xiàn)。中文摘要 I（論文） 題 目： 虛擬相位差測量 儀的設(shè)計 學(xué) 院： 電氣 與電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學(xué)生姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 中文摘要 II 摘 要 本題目屬于應(yīng)用設(shè)計類，設(shè)計內(nèi)容 包括：相位差檢測的方法（相關(guān)分析法、頻譜分析法、過零檢測法等）研究；多種方法在虛擬儀器設(shè)計平臺上的仿真實現(xiàn)；采用各種方法的虛擬相位差測量儀的分析比較。最后是對本次設(shè)計的總結(jié)。 The second part was to brief the Labview and its operating environment overview。電路的溫漂，噪聲級干擾信號，都會導(dǎo)致測量結(jié)果產(chǎn)生誤差，因此，傳統(tǒng)的相位差檢測方法正逐漸被軟件測量方法所替代，通過軟件 算法來消除溫漂，噪聲及干擾信號的影響，使測量結(jié)果更加精確。它是按照“信號的調(diào)整與采集（ ADC），數(shù)據(jù)的分析與處理（ DSP），結(jié)果的輸出（ DAC）及顯示” 的結(jié)構(gòu)模式來建立通用儀器硬件平臺，在這個通用硬件儀器平臺上，調(diào)用不同的測量軟件就構(gòu)成了不同功能的儀器。隨著計算機功能的日益強大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越第一章 引言 2 強大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。下面的結(jié)構(gòu)反映了常見的虛擬儀器方案。只有同時擁有高效的軟件、模塊化 I/O 硬件和用于集成的軟硬件平臺這三大組成部分，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技 術(shù)性能高、擴展性強、開發(fā)時間少，以及出色的集成這四大優(yōu)勢。此外， NI 提供了更多交互式的測量工具和更高層的系統(tǒng)管理軟件工具，例如連接設(shè) 計與測試的交互式軟件 SignalExpress、用于傳統(tǒng) C 語言的 LabWindows/CVI、針對微軟 Visual Studio 的 Measurement Studio 等等，均可滿足客戶對高性能應(yīng)用的需求。 NI 高性能的硬件產(chǎn)品結(jié)合靈活的開發(fā)軟件，可以為負責(zé)測試和設(shè)計工作的工程師們創(chuàng)建完全自定義的測量系統(tǒng)，滿足各種獨特的應(yīng)用要求。 PXI 作為一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動化應(yīng)用度身定制的模塊化儀器平臺，內(nèi)建有高端的定時和觸發(fā)總線，再配以各類模塊化的 I/O 硬件和相應(yīng)的測試測量開發(fā)軟件，您就可以建立完全自定義的測試測量解決方案。此外，不斷發(fā)展的因特網(wǎng)和越來越快的計算機網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強大的優(yōu)勢。 在驅(qū)動和應(yīng)用兩個層面上， NI 高效的軟件構(gòu)架能與計算機、儀器儀表 和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。 NI 的虛擬儀器軟件平臺為所有的 I/O 設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，幫助用戶輕松地將多個測量設(shè)備集成到單個系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。 第一章 引言 6 目前，美國的 NI 公司和 HP 公司在虛擬儀器的研究方面處于領(lǐng)先地位，購買其虛擬儀器產(chǎn)品必將有助于我們 的科研和教學(xué)工作，但價格非常昂貴。如虛擬函數(shù)發(fā)生器、虛擬示波器等。 例如研究加在電路上的交流電壓和通過這個電路的交流電流的相位差。如果電路含有電感和電容，交流電壓和交流電流的相位差一般是不等于零的，也就是說一般是不同相的，或者電壓超前于電流，或者電流超前于電壓。 相位差測量儀的應(yīng)用 信號的相位差測量儀在電工技術(shù)，工業(yè)自動化，智能控制，通訊及電子技術(shù)等許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。相位差測量在動態(tài)測試，如：振動和噪聲控制，傳感器的校準(zhǔn)，以及超聲測距和成像等領(lǐng)域越來越重要。所謂虛擬儀器（ Virtual Instrument，簡稱 VI），就是在以通用計算機為核心的硬件平臺上，利用虛擬儀器軟件開發(fā)平臺在計算機的屏幕上虛擬出儀器的面板以及相應(yīng)的功能，人們通過鼠標(biāo)或鍵盤操作虛擬儀器面板上的旋鈕、開關(guān)和按鍵，去選用儀器功能，設(shè)置各種工作參數(shù)，啟動或停止一臺儀器的工作。 數(shù)據(jù)采集、儀器控制、過程監(jiān)控和自動測試是實驗室研究和工業(yè)自動化領(lǐng)域廣泛存在的實際任務(wù)。 LABVIEW應(yīng)用于測 試與測量 LABVIEW 已成為測試與測量領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過 GPIB、VXI、 PLC 串行設(shè)備和插卡數(shù)據(jù)采集板可以構(gòu)成實際的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 LABVIEW應(yīng)用于實驗室研究與自動化 LABVIEW 為科學(xué)家和工程師提供功能強大的高級數(shù)學(xué)分析庫，包括統(tǒng) 計、估計、回歸分析、線性代數(shù)、信號生成算法、時域和頻域算法等眾多科學(xué)領(lǐng)域，可滿足各種計算機和分析需要。 （ 1）．工具模板 工具模板包括操作工具，定位工具，標(biāo)注工具，連線工具，彈出菜單工具，滾動工具斷點工具 探 針 工具，顏色工具和顏色拷貝工具。使用控制模板可以給前面板增加輸入控件和輸出指示器。每個子模板的內(nèi)容及操作是 LABVIEW 編程最基本、最重要的內(nèi)容。 ( ) si n( )x t A t y t B t? ? ?? ? ?。連續(xù)信號 ()yt變?yōu)殡x散時間序列 ( ), 0 ,1, 2 , ... , 1y n n k??。設(shè)在周期函數(shù)的一個周期內(nèi)有 N 個采樣點，且每兩個采樣點間的時間相同，則有： 1011011122( ) c os22()NkNkkxkNNkb x k si nNNaarc tanb????????????1a 第四章 相位差測量方法原理簡介 15 對于兩個周期信號函數(shù) 1()xt和 2()xt，他們的基波傅里葉系數(shù)分別為： 110111 10111111121 20121 2021212122( ) c o s22()22( ) c o s22()NkNkNkNkkxkNNkb x k si nNNaa rct a nbkxkNNkb x k si nNNaa rct a nb????????????????????????11aa 則 1()xt的基波分量與 2()xt的基波分量的相位差為： 1 1 2 11 1 2 11 1 2 1aa= = a r c ta n a r c ta nbb? ? ? 零點檢測法測量相位差原理 過零檢測法的基本原理可以有式（ 1）來表示，其中 T 為被測信號的周期， t 為被測信號過零點的時間差，相應(yīng)的相位差 ? 為： t= 360T? ? （ 1） 這種相位差測量的方法多基于傳統(tǒng)的硬件電路實現(xiàn)。 LABVIEW 中的數(shù)據(jù)類型包括數(shù)字型 (Numeric)、布爾型 (即邏輯型，Boolean)和字符串型 (String)；構(gòu)造數(shù)據(jù)類型第五章 相位差原理在 LABVIEW 中的應(yīng)用 17 包括數(shù)組和簇；其他數(shù)據(jù)類型包括枚舉（ RefNum）、空類型等等。布爾型前面板對象包含在控制模板 Boolean 子模板中。 結(jié)構(gòu) For 循環(huán)是 LABVIEW 最基本的結(jié)構(gòu)之一，它執(zhí)行指定次數(shù)的循環(huán)，相當(dāng)于Ｃ語言中的 For 循環(huán)： For (i=0。這是因為 LABVIEW 已經(jīng)知道了元素的個數(shù)，而且自動變址功能會為用戶自動處理迭代：用戶所要做的所有事情是將數(shù)組裝入循環(huán)，迭代次數(shù)會與數(shù)組中的元素的個數(shù)相等?？蚣芡ǖ朗?For 循環(huán)與循環(huán)外部數(shù)據(jù)交 換的數(shù)據(jù)通道，其功能是在 For 循環(huán)開始運行前，將循環(huán)外其他節(jié)點產(chǎn)生的數(shù)據(jù)送至循環(huán)內(nèi)，供循環(huán)框架內(nèi)的節(jié)點使用。其重復(fù)第五章 相位差原理在 LABVIEW 中的應(yīng)用 19 端口相當(dāng)于 C 語言 For 中的 I，初始值為 0，每次循環(huán)遞增步長為 1。 在選擇結(jié)構(gòu)中，選擇端口相當(dāng)于上述 C 語言 Switch 語句第五章 相位差原理在 LABVIEW 中的應(yīng)用 20 中的“表達式”，框圖表示符相當(dāng)于“表達式 n”。當(dāng)外部數(shù)