【正文】 rer（ MAX），使用這個(gè)軟件進(jìn)行軟硬件交互，并無(wú)需編程就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能；還能將配置的數(shù)據(jù)采集任務(wù)導(dǎo)入LabVIEW，并自動(dòng)生成 LabVIEW 代碼。同時(shí)，可以更改設(shè)備名，當(dāng)系統(tǒng)中使用多個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊時(shí)，給每個(gè)模塊一個(gè)有意義的命名，可以幫我們區(qū)分模塊，并且在編程選擇設(shè)備時(shí)候提高程序的可讀性。通過(guò)界面可以交互式地創(chuàng)建、編輯和運(yùn)行NIDAQmx 虛擬通道和任務(wù)。 可以通過(guò)“ DAQmx 創(chuàng)建通道”函數(shù)創(chuàng)建的實(shí)例有七種：模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字雙定子旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng) 12 輸入、數(shù)字輸出、計(jì)數(shù)器輸入、計(jì)時(shí)器輸入和計(jì)數(shù)器輸出。最為常用的觸發(fā)器是一個(gè)啟動(dòng)觸發(fā)器（ Start Trigger）和一個(gè)參考雙定子旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng) 13 觸發(fā)器（ Reference Trigger）。 圖 37 開(kāi)始觸發(fā)函數(shù) 終止任務(wù)函數(shù) 與 DAQmx 啟動(dòng)任務(wù)函數(shù)相對(duì)應(yīng)， DAQmxz 終止任務(wù)函數(shù)終止由顯式 DAQmx 開(kāi)始的任務(wù)或隱式自動(dòng)開(kāi)始的任務(wù)。 DAQmx 讀取函數(shù)可以同時(shí)讀取多個(gè)采樣通道的數(shù)據(jù)。根據(jù)不同的任務(wù)類型選擇這些常用函數(shù)進(jìn)行編程，可以很快捷的編寫(xiě)出適合程序。 AO 電壓頻率，取決于兩個(gè)因素，更新率以及緩沖波形周期數(shù)。因此采樣頻率 Sf 和板卡數(shù)據(jù)輸出更新率 daqf 是相等。 圖 45 通道參數(shù)設(shè)置 圖 46 采樣時(shí)鐘參數(shù)設(shè)置 定時(shí)函數(shù)用來(lái)設(shè)定一個(gè)采樣時(shí)鐘，該采樣頻率的設(shè)置應(yīng)該至少為輸出電壓頻率的兩倍。 圖 47虛擬函數(shù)發(fā)生器 圖 48前面板波形信息設(shè)置 如圖 49 所示通過(guò)程序設(shè)置使得虛擬函數(shù)發(fā)生器的波形類型、幅值和頻率一樣，其中一個(gè)波形的相位固定為 0，另外一個(gè)波形的相位就是它們的相位差， 數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)數(shù)組函數(shù)合并，再由寫(xiě)入函數(shù)寫(xiě)入緩沖區(qū)。濾波器按處理信號(hào)可 以分為：數(shù)字濾波器、模擬濾波器；按處理頻段可以分為：低/高通濾波器、帶通 /阻濾波器；按采用元件可以分為：有源濾波器、無(wú)源濾波器。由圖 51 可知，濾波器的幅頻特性隨著階次 N 的增大而變得越好，即更接近于理想低通濾波器。 仿真結(jié)果 分析 圖 54 頻率為 1KHZ 幅值為 1V 時(shí)示波器觀察結(jié)果 圖 55 頻率為 100KHZ 幅值為 1V 時(shí)示波器觀察結(jié)果 輸入電壓頻率為 1KHZ，幅值為 1V 時(shí)，輸入輸出 的波形如圖 54 所示，幅值放大了 倍；當(dāng)信號(hào)頻率為 100KHZ 時(shí)，輸入輸出的波形如圖 55 所示，輸出電壓已經(jīng)明顯衰減，可以看出該濾波電路具有明顯的濾掉高于截至頻率信號(hào)的作用。在這里，同樣的移相電路對(duì)不同頻率信號(hào)的移相角度是不會(huì)相同的 RC 移相電路的設(shè)計(jì)要針對(duì)特定的頻率來(lái)進(jìn)行。 由圖 58 可以看出，一個(gè) RC 移相器的移相范圍是 0~90176。 uiu oR 1CRR 2u iu oR 1 R 2CR 圖 511 0~180176。當(dāng) 0( R )c? ? ? ?即 時(shí)， ? 最小，由于 R無(wú)法取到無(wú)限大，所以滑動(dòng)變阻器的最大阻值就決定了移相的最小角度 min? （ min? 無(wú)法取到 0）。 10V 時(shí)，輸入輸出的波形如圖 所示，其輸出信號(hào)與 輸入信號(hào)相比相位移動(dòng)了 90176。把所需要的元器件都購(gòu)買(mǎi)后，按照所設(shè)計(jì)的電路圖，在面包板上布好元器件。 本文從超聲波電機(jī)的原理出發(fā)，分析了常見(jiàn)超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)存在的問(wèn)題，探討了可行的解決方案，提出制作一種寬帶的驅(qū)動(dòng)電源，為開(kāi)展超聲電機(jī)多頻驅(qū)動(dòng)的研究打下基礎(chǔ)。開(kāi)發(fā)功率放大器以加入驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，構(gòu)成一個(gè)完整的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。通過(guò)這次 畢業(yè)設(shè)計(jì) 不僅提高了我獨(dú)立思考問(wèn)題解決問(wèn) 題的能力而且培養(yǎng)了認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度。也感謝我同一組的組員和班里的同學(xué)是你們?cè)谖矣龅诫y題是幫我找到大量資料，解決難題。并可根據(jù)實(shí)際需要信號(hào)通道數(shù)調(diào)整移相器的數(shù)目。雙定子旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng) 32 7 總結(jié)與展望 超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源作為超聲電機(jī)工作的重要組成部分，一直是國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)熱點(diǎn)。從上圖也可以看出，從板卡輸出的電壓不是很光滑，因此需要通過(guò)濾波器來(lái)使正弦電壓 變得光滑。時(shí)瞬態(tài)分析圖 紅色線為輸入信號(hào)，綠色線為輸出信號(hào)。通常電容取固定值，電阻使用滑動(dòng)變阻器。以上每個(gè)電路調(diào)節(jié)的范圍都局限在 90176。所以對(duì)移相電路做了以下改進(jìn)，使得可以實(shí)現(xiàn) 0~180176。在較高頻率下，電感的體積會(huì)顯得很大，基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，選擇 RC 移相電路。 根據(jù)運(yùn)算放大器兩端電阻對(duì)稱條件有： 12322 / /2 / /R R RR R R?? （ 513） 聯(lián)立式（ 11）和式（ 12）可得 解得 ? ?? ?? ?? ?? ???????????KRKRKRKRKR4321 取標(biāo)稱值得 雙定子旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng) 24 ? ?? ?? ?? ?? ?? ????????????kRkRkRkRKRpFC332206251152204321。它的具有通帶內(nèi)最大平坦的振幅特性，且隨著頻率增加單調(diào)下降。出現(xiàn)這種情況，可以在輸出波形頻率不變的情況下，降低采樣率與波形頻率的比值。如圖 47 所示，虛擬函數(shù)發(fā)生器可以設(shè)置頻率、幅值、相位、信號(hào)類型等。 Dev1/ao0:1 表示在設(shè)備號(hào)為 1（ PCI6221 板卡）的兩個(gè)輸出通道，這兩個(gè)通道分別為 ao0 和 ao1。圖 42 為 DAQmx 中產(chǎn)生連續(xù)模擬波形的流程圖。在編程時(shí)，將 AO0 接到示波器的兩個(gè)輸入通道，在示波器里觀察此路電壓的幅值、頻率、相位差等。一旦某個(gè)任務(wù)被清除，那么它就不能被使用，除非重新創(chuàng)建它。這個(gè)函數(shù)可以將采樣值寫(xiě)入不同的生成任務(wù)類型（模擬輸出或數(shù)字輸出），可以設(shè)置多個(gè)虛擬通道數(shù)、采樣數(shù)和數(shù)據(jù)類型。當(dāng)使用 DAQmx觸發(fā)函數(shù)時(shí)，所有有效的觸發(fā)信號(hào)都可以作為函數(shù)的源輸入?！?DAQmx 定時(shí)”函數(shù)自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)這個(gè)傳遞，所有有效的定時(shí)信號(hào)都可以作為“ DAQmx 定時(shí)”函數(shù)的輸入。它也可以用來(lái)創(chuàng)建多個(gè)虛擬通道，并將它們都添加成一個(gè)任務(wù)?；谶@些常用的函數(shù)就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集編程了。 鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊如圖 32 所示的設(shè)備可以進(jìn)行一系列操作。 NI 的數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟件是 DAQmx，它提供了一系列API 函數(shù)供我們編寫(xiě)數(shù)據(jù)采集程序時(shí)調(diào)用。 （ 5） I/O 通道數(shù) 該參數(shù)表明了數(shù)據(jù)采集卡所能夠采集的最多信號(hào)路數(shù)。 一般情況下， DAQ 硬件設(shè)備的基本功能有模擬量輸入（ A\D）、模擬量輸出（ D\A）、數(shù)字和 定時(shí) /計(jì)數(shù)四大功能。 LabVIEW 雖然是為計(jì)算機(jī)測(cè)控領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的，但它的函數(shù)包含了一搬高級(jí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中的絕大多數(shù)控制功能， LabVIEW作為開(kāi)發(fā)環(huán)境具有有點(diǎn)和總結(jié)如下所述： （ 1） 圖形化編程，降低了對(duì)使用者編程經(jīng)驗(yàn)的要求，易于工程師使用。 根據(jù)圖 21 所示總體方案，我們需要完成以下幾個(gè)任務(wù)： 第一、 選擇合適的編程軟件； 第二、 選擇合適的計(jì)算機(jī)板卡； 第三、 設(shè)計(jì)符合系統(tǒng)要求的濾波器電路； 第四、 設(shè)計(jì)符合系統(tǒng)要求的移相器電 路； 第五、 完成系統(tǒng)要求的所有軟件編程。但直接通過(guò)這些語(yǔ)言開(kāi)發(fā)虛擬儀器系統(tǒng)，是有難度的。對(duì)于數(shù)據(jù)的采集與控制，由于涉及硬件操作，需要相應(yīng)的硬件驅(qū)動(dòng)程序。在操作時(shí)，用戶可以使用鼠標(biāo)或鍵盤(pán)操作軟件面板，來(lái)檢驗(yàn)儀器的通信和操作。圖 11 反映了常見(jiàn)的虛擬儀器方案。系統(tǒng)軟件包括：前面板的生成、虛擬儀器主要功能包括：通道選擇、頻率調(diào)整、幅值調(diào)整、相位差調(diào)整、轉(zhuǎn)子角度，隨著虛擬儀器技術(shù)的功能和性能已不斷地提高，如今在許多應(yīng)用中已成為傳統(tǒng)儀器的主要替代方式。這種新型的旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機(jī)具有兩組壓電陶瓷，需要四路正弦電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)。LabVIEW。使用 集成化 的虛擬儀器環(huán)境與現(xiàn)實(shí)世界的信號(hào)相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實(shí)用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內(nèi)提高生產(chǎn)效率。 本文為一種新型旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)。 LabVIEW。其功能完全由硬件實(shí)現(xiàn)，變壓器必須與不同型號(hào)的超聲電機(jī)匹配，功能單一而且購(gòu)置、維護(hù)費(fèi)用高；有的是采用模擬元件或者是數(shù)字元件，有的是采用單片機(jī)電路，有的是采用數(shù)字信號(hào) 處理電路，其不足是硬件電路太復(fù)雜應(yīng)用不靈活以及定定位精度不高等。虛擬儀器主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1） 盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。 在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)軟硬件資源共享 虛擬儀器的最大的特點(diǎn)是將計(jì)算機(jī)資源與儀器硬件、 DSP 技術(shù)相結(jié)合，在系統(tǒng)內(nèi)共享軟硬件資源。最常用的模塊化硬件設(shè)備是數(shù)據(jù)采集（ DAQ）卡，再配以相應(yīng)的調(diào)理電路，構(gòu)成硬件平臺(tái)。 測(cè)試程序?qū)?。除了通用程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言以外，還有一些 專用的虛擬儀器開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和軟件，其中有影響的開(kāi)發(fā)軟件有： NI 公司的 LabVIEW,LabWindows/CVI。對(duì)于虛擬儀器應(yīng)用軟件的編寫(xiě)大致可以分為兩種方式： （ 1）通過(guò)編程軟件進(jìn)行編寫(xiě)。該函數(shù)庫(kù)包括數(shù)據(jù)采集、 GPIB串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。所以在選擇數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)，首先必須對(duì)數(shù)據(jù)采集卡的性能指標(biāo)有所了解。 NI PCI6221 數(shù)據(jù)采集卡具有兩 個(gè)計(jì)數(shù)器也滿足本設(shè) 計(jì)需求。在安裝 DAQmx 軟件時(shí)都會(huì)自動(dòng)附帶安裝 MAX。另外選擇“設(shè)備引腳”，將顯示硬件引腳定義圖，便于連線。一個(gè) NIDAQmx 虛擬通道包括一個(gè) DAQ 設(shè)備上物理通道和對(duì)這個(gè)物理通道的配置信息，如輸入輸出范圍、自定義縮放比例等等。每種實(shí)例下又可以分為不同的類型選項(xiàng)。通過(guò)啟動(dòng)觸發(fā)器初始化一個(gè)采集或生成任務(wù)，然后利用參考觸發(fā)器確定所采集的采樣集中的位置，在那之前前觸發(fā)器數(shù)據(jù)結(jié)束，而后觸發(fā)器數(shù)據(jù)開(kāi)始。 啟動(dòng)任務(wù)函數(shù) DAQmx 開(kāi)始任務(wù)函數(shù)如圖 38 所示，該函數(shù)顯式地將 一個(gè)任務(wù)轉(zhuǎn)換至運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)定時(shí)函數(shù)所設(shè)定的采樣方式，讀取函數(shù)有不同的讀取方法。 雙定子旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng) 15 4 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) 一路可調(diào)電壓輸出 接線方法 在進(jìn)行模擬輸出編程時(shí)，首先確定從板卡的哪一個(gè)端口輸出電壓，圖 41 為PCI6221 板卡的端口定義圖?？梢杂靡韵碌仁絹?lái)計(jì)算等式計(jì)算 AO 電壓的頻率： = ??信 號(hào) 頻 率 周 期 數(shù) 更 新 率 緩 沖 中 的 點(diǎn) 數(shù) 例如，一個(gè) 1000 點(diǎn)的緩沖放置了一個(gè)周期的波形，如果以 1KHz 的更新率來(lái)產(chǎn)生信號(hào)，那么， 1 周期乘以一千個(gè)點(diǎn)更新率除以總共一千個(gè)點(diǎn)的緩沖點(diǎn)數(shù)等于 1HZ。為了使板卡能夠正常的輸出電壓，必須同時(shí)滿足一下兩個(gè)條件： 第一、 板卡數(shù)據(jù)輸出更新率必須小于板卡最大更新率； maxS daq daqf f f?? 第二、 輸出波形頻率和采樣頻率必須滿足香濃采樣定理，即采樣頻率 Sf 至 雙定子旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng) 17 少是采樣波形最高頻率 maxf 的兩倍。定時(shí)函數(shù)的采樣時(shí)鐘，使得虛擬函數(shù)發(fā)生器的數(shù)據(jù)