【正文】 I 總線的出現(xiàn)，使得虛擬儀器設(shè)計(jì)有了一個(gè)高可靠性的硬件平臺(tái)。除了硬件技術(shù)外，軟件技術(shù)的發(fā)展和有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的建立，也是推動(dòng)虛擬儀器技術(shù)發(fā)展的決定性因素之一，在 GPIB 接口總線出現(xiàn)以后，關(guān)于程控儀器的句法格式、信息交換協(xié)議和公用命令的標(biāo)準(zhǔn)化，一直是人們關(guān)心的問(wèn)題。為此，國(guó)際上專(zhuān)門(mén)制定了虛擬儀器軟件體系(VISA)標(biāo)準(zhǔn)，建立了與儀器接口總線無(wú)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn) I／O 軟件，與 Labview、 HP VEE、Labwindows 等先進(jìn)開(kāi)發(fā)環(huán)境軟件相適應(yīng)。這種方式借助于插入計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡與專(zhuān)用的軟件如 LabVIEW 相結(jié)合（注：美國(guó) NI 公司的 LabVIEW 是圖形化編程工具，它可以通過(guò)各種控件自已組建各種儀器）構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)，它充分利用計(jì)算機(jī)的總線、機(jī)箱、電源及軟件的便利。最新發(fā)展的一系列可連接到計(jì)算機(jī)并行口的測(cè)試裝置，它們把儀器硬件集成在一個(gè)采集盒內(nèi)。 （3）GBIB 總線方式的虛擬儀器。GPIB 技術(shù)可用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的操作和控制，替代傳統(tǒng)的人工操作方式，可以很多方便地把多臺(tái)儀器組合起來(lái)，形成自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、定時(shí)和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點(diǎn)，很快得到廣泛的應(yīng)用。 （5）PXI 總線方式虛擬儀器?？偟膩?lái)說(shuō)，虛擬儀器的發(fā)展過(guò)程有兩條線：一、GPIB→VSI→PXI 總線方式（適合大型高精度集成系統(tǒng)）GPIB 于 1978 年問(wèn)世，VXI 于 1987 年問(wèn)世，PXI 于 1997 年問(wèn)世； 二、PC 插卡→并口式→串口 USB 方式（適合于普及型的廉價(jià)系統(tǒng)，有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景） PC 插卡式于 20 世紀(jì) 80 年代初問(wèn)世，并行口方式于 1995 年問(wèn)世，串口 USB方式于 1999 年問(wèn)世?？蓮V泛應(yīng)用于電子測(cè)量、振動(dòng)分析、聲學(xué)分析、故障診斷、航天航空、軍事工程、電力工程、機(jī)械工程、建筑工程、鐵路交通、地質(zhì)勘探、生物醫(yī)療、教學(xué)及科研等諸多方面。所有這些必將加快虛擬儀器的發(fā)展，使它的功能和應(yīng)用領(lǐng)域不斷增強(qiáng)和擴(kuò)大。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(qiáng)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(chǔ)的方式，并將結(jié)果顯示給用戶。面對(duì)如今日益復(fù)雜的測(cè)試測(cè)量應(yīng)用，已經(jīng)提供了全方位的軟硬件的解決方案。專(zhuān)為測(cè)試任務(wù)設(shè)計(jì)的 PXI 硬件平臺(tái)，已經(jīng)成為當(dāng)今測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，它的開(kāi)放式構(gòu)架、靈活性和 PC 技術(shù)的成本優(yōu)勢(shì)為測(cè)量和自動(dòng)化行業(yè)帶來(lái)了一場(chǎng)翻天覆地的改革。 虛擬儀器的四大優(yōu)勢(shì)（1）性能高。這些軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再圈囿于當(dāng)前的技術(shù)中。在驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)層面上，NI 高效的軟件構(gòu)架能與計(jì)算機(jī)、儀器儀表和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。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(gè)測(cè)量設(shè)備來(lái)滿足完整的測(cè)試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費(fèi)大量的時(shí)間。LabVIEW 并不局限于虛擬儀器的開(kāi)發(fā)，它的作用是為了大型復(fù)雜測(cè)試系統(tǒng)提供通用的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。LabVIEW 已經(jīng)成為目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件開(kāi)發(fā)集成環(huán)境之一。圖 LabVIEW 前面板流程圖是指測(cè)試程序的內(nèi)部運(yùn)行結(jié)構(gòu)，是測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理的流程，如圖所示。圖 LabVIEW 流程圖 LabVIEW 的優(yōu)勢(shì)當(dāng)今軟件日新月異，各種軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)前涌后出。NI 公司作為測(cè)試領(lǐng)域最指明的公司之一，LabWindows/CVI 和 LabVIEW 是其推出的兩款專(zhuān)業(yè)測(cè)試軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。用 LabVIEW 編寫(xiě)程序的過(guò)程也就是多個(gè)圖標(biāo)用連線起來(lái)的過(guò)程，連線表示功能模塊之間存在數(shù)據(jù)的傳遞。LabVIEW 繼承并發(fā)展了結(jié)構(gòu)化和模塊化程序設(shè)計(jì)概念，使測(cè)試程序能夠很好地體現(xiàn)分層性、模塊化，即可以把任意一個(gè)測(cè)試程序當(dāng)作頂層程序，也可將其當(dāng)做其他測(cè)試程序的子程序，這樣用戶就可以把一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用任務(wù)分解為一系列、多層次的子任務(wù)。（4）支持多種儀器和數(shù)采硬件的驅(qū)動(dòng)。程序查錯(cuò)無(wú)須先編譯，只要有語(yǔ)法錯(cuò)誤，LabVIEW 就會(huì)自動(dòng)顯示并給出錯(cuò)誤的類(lèi)型、原因及準(zhǔn)確位置。LabVIEW 支持多種系統(tǒng)平臺(tái)，在任何一個(gè)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的LabVIEW 應(yīng)用程序都可以直接移植到其他平臺(tái)上。LabVIEW 具有很強(qiáng)的開(kāi)放性，是一個(gè)開(kāi)放的開(kāi)發(fā)環(huán)境，能和第三方軟件輕松連接，通過(guò) LabVIEW 組件、ActiveX、DLL等相連，可以和 MATLAB 混合編程，也可以在 LabVIEW 中創(chuàng)建能在其他軟件環(huán)境中調(diào)用的獨(dú)立執(zhí)行程序或動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。測(cè)量原理圖如圖 所示。但是要求比較嚴(yán)格，工藝煩瑣，并且監(jiān)測(cè)前要對(duì)低壓橋臂（R C R 4）進(jìn)行調(diào)整，使 G 指向零點(diǎn)，所以增加了操作的復(fù)雜性。?由于 US 的相對(duì)位置以及它們的模不變，所以 是固定的。所以要增加許多措施來(lái)減少這些誤差。 過(guò)零點(diǎn)電壓比較法設(shè)兩個(gè)被測(cè)量 ()1sinUAt?? ()2()?? ()3121sisintAt??令 A1=A2=A 即幅值相等，則 ()3sin(/)cos(/2)UAt??????當(dāng) t=0 時(shí)， ，所以3sin?? ()13si(/)?通過(guò)測(cè)過(guò)零點(diǎn)附近的電壓差和電壓幅值，即可求出 。由此可得介質(zhì)損耗角 。令 ()2π0cosdsinuAt???? ()incoBu??則電壓基波初相角的正切值 ，所以tau? ()rctn?uAB設(shè)電流信號(hào)為 ，其中 U 為電壓信號(hào)的幅值， 為角頻率， 為相si()iI????角。但是這種方法要求電壓、電流這兩路信號(hào)采集的同時(shí)性，并且必須保證在一個(gè)共頻周期內(nèi)均勻采集到整數(shù)個(gè)點(diǎn)（即電壓、電流信號(hào)周期必須是采樣間隔的整數(shù)倍） ，如果達(dá)不到，則會(huì)引起較大誤差。5 基于基波相位分離法的非同步采樣補(bǔ)償算法設(shè) （采樣時(shí)間間隔）不變，但 ，設(shè) ，其中 M 為整數(shù)，STsTN?()SeT??，e 為正的純小數(shù)， M、e 反映了信號(hào)周期的波動(dòng) [9]。sin()iIt???? ?令 2π0cosdπsinCIt????? ()incoiDI對(duì)上面算式離散化，得 ()102π()cos)[()cos(2π]NMKAukkeuNM?????? ()10ininB??? ()102π()cos)[()cos(2π]NMKCikkeiNM?????? ()10ininDi???式中：等式右邊第一項(xiàng)為 N+M 個(gè)采樣值與樣品函數(shù)的乘積和，第二項(xiàng)為采樣間隔小數(shù)部分的乘積項(xiàng)。公式()()()()等號(hào)右邊的第一項(xiàng)為同步采樣時(shí)的計(jì)算式，公式()、()等號(hào)右邊的第二、四項(xiàng)和公式()、()等號(hào)右邊的第二項(xiàng)為信號(hào)周期發(fā)生變化的誤差補(bǔ)償，公式()()()()等號(hào)右邊的第三項(xiàng)為信號(hào)與樣品函數(shù)不同步時(shí)的誤差補(bǔ)償項(xiàng)。在程序框圖中利用功能面板中的“函數(shù)”中找到“信號(hào)處理” ，選擇“仿真信號(hào)”模塊。 循環(huán)模塊：for 循環(huán)結(jié)構(gòu)。在模板中選擇波形圖顯示子模板，或在 Express→圖形顯示控件 →波形圖子模板上都可以找到。圖 電壓波形圖前面板 圖 電流波形圖前面板圖 示波器圖電壓電流波形圖設(shè)計(jì)的前面板程序圖如圖 ：圖 電壓、電流波形圖設(shè)計(jì)的前面板程序圖 波形采樣和測(cè)量模塊LabVIEW 提供了封裝好的模塊，在函數(shù)模板中選擇 Express 模塊——“信號(hào)操作”中就可以看見(jiàn)采樣模塊，用鼠標(biāo)單擊采樣模塊拖拽到程序的代碼模塊。特征值的提取 LabVIEW 提供了一個(gè)非常有用的模塊，那就是特征值的提取模塊，它可以將輸入信號(hào)的幅值，頻率，相位，等特征提取并表示在前面板上。對(duì)于不太復(fù)雜的公式和運(yùn)算過(guò)程，使用公式節(jié)點(diǎn)更加靈活方便。圖 程序框圖截圖 A圖 程序框圖截圖 B圖 程序框圖截圖 C圖 程序框圖截圖 D圖 程序框圖截圖 E 介質(zhì)損耗角的仿真測(cè)量在虛擬儀器的控制對(duì)話框中選擇 Run，運(yùn)行程序，這時(shí)介質(zhì)損耗角的面板如下圖 所示，其中虛擬測(cè)量的介質(zhì)損耗正切值直接顯示在前面板的對(duì)話框中。信號(hào)采集信號(hào)處理信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)顯示圖 介質(zhì)損耗角檢測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 信號(hào)采集信號(hào)采集是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的基礎(chǔ)，信號(hào)的采集與檢出大多用傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。從傳感器得來(lái)的信號(hào)往往很微弱，并常常混有噪聲。 信號(hào)傳輸與通信信號(hào)傳輸與通信主要完成測(cè)試系統(tǒng)裝置間或測(cè)試裝置與其他環(huán)節(jié)間的信息傳輸。PC 上的 PCI總線以 33 MHz 的時(shí)鐘頻率操作，采用 32 位數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)132MB/S，PCI 總線是一種自動(dòng)配置的總線，即居于完整的即插即用（ plug amp。結(jié)論通過(guò)以上的介紹和分析，可得到以下結(jié)論：（1）通過(guò)基波相位分離法可以有效的消除直流分量和諧波分量的影響，得到基波分量的幅值和相位信息。胡廣振老師首先從基本能力訓(xùn)練入手，培養(yǎng)我自我學(xué)習(xí)的能力，循循善誘使我在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中始終做到有的放矢。參考文獻(xiàn)[1]王昌長(zhǎng)，李福棋，[M].北京：清華大學(xué)出版社，2022：46. 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Akhmamet39。2(sin)mgt???In which m and f2 are the depth and frequency of the modulation ( ), we get from ?(2) and (3) that 2239。2 00222 02 (1)4|(Re)Im[]t [()]t1)sin(x xc xxxxxxXgXtgEXtXg???????? ?? ??????From (5) we have that for or (6)220(1)xXtg????201xxCtg?the last term under the root in (5) bees zero, i . e . , the amplitude of the envelope of the unbalance voltage bees zero. The phase of the envelope changes by at this point, so 08the envelope may be used in capacitance balancing. The systematic error in the capacitance measurement will thus depend on , being small for tanx?2tan1x??Substitution of (6) into (5) |(t1)xdcgUEm???Or for ,2tanx??