【正文】 .......................................... 7 LABVIEW 應(yīng)用于過(guò)程控制和工業(yè)自動(dòng)化 ........................................... 7 LABVIEW 應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室研究與自動(dòng)化 ............................................... 7 LABVIEW 的編程環(huán)境 .................................................................................. 8 第四章 相位差測(cè)量方法原理簡(jiǎn)介 ........................................................ … 10 相關(guān)法測(cè)量相位差原理 ................................................................................ 10 頻譜分析法測(cè)量相位差原理 ........................................................................ 12 零點(diǎn)檢測(cè)法測(cè)量相位差原理 ....................................................................... . 13 第五章 測(cè)量相位差方法在 LABVIEW 中的應(yīng)用 .................................... .… 15 設(shè)計(jì)中常用控件功能簡(jiǎn)介 ............................................................................ 15 數(shù)據(jù)類型 ............................................................................... 15 結(jié)構(gòu) ...................................................................................... 15 數(shù)學(xué)運(yùn)算 ............................................................................... 18 比較運(yùn)算 ............................................................................... 18 簇 .......................................................................................... 20 波形顯示控件 ........................................................................ 21 目 錄 V 基于相關(guān)原理的虛擬相位差的設(shè)計(jì) ............................................................ 23 基于相關(guān)法虛擬相位差計(jì)主程序流程圖 ................................ 23 LABVIEW 平臺(tái)下軟件的實(shí)現(xiàn) ................................................. 23 利用 FFT 函數(shù)的相位計(jì)簡(jiǎn)單設(shè)計(jì) ................................................................ 25 基于頻譜分析原理的虛擬相位差的設(shè)計(jì) .................................................... 27 虛擬頻譜分析法測(cè)量相位差計(jì)的實(shí)現(xiàn) .................................. .. 27 虛擬頻譜分析法測(cè)量相位差存在的問(wèn)題及解決方法 ............. . 30 各種測(cè)量方法的比較 .................................................................................... 31 結(jié)論 ..................................................................................................................... .... 32 參 考文獻(xiàn) ............................................................................................................. .... 34 致 謝及聲明 ......................................................................................................... .... 35 附圖（ 頻譜分析法的程序框圖 ） 第一章 引言 1 第一章 引言 信號(hào)的相位差測(cè)量?jī)x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)域都有著廣泛的應(yīng)用。充分了解虛擬儀器特別是 LABVIEW 的功能強(qiáng)大性。 關(guān)鍵詞 ： 相關(guān)法、頻譜分析法、過(guò)零檢測(cè)法、相位計(jì)英文摘要 III Abstract The topic is application design category, design elements include: phase difference detection method (correlation analysis, spectrum analysis, zerocrossing detection, etc.)。 1995 年我們開(kāi)始接觸 NI 公司的產(chǎn)品， 2021 年建立了一個(gè)用于教學(xué)的虛擬儀器實(shí)驗(yàn)室。另一種方式是將儀器裝入計(jì)算機(jī)。虛擬儀器技術(shù)的三大組成部分： 高效的軟件 軟件是虛擬儀器技術(shù)中最重要的部份。目前， NI 已經(jīng)達(dá)到了每 2 個(gè)工作日推出一款硬件產(chǎn)品的速度，大大拓寬了用戶的選擇面：例如 NI 新近推出的新一代數(shù)據(jù)采集設(shè)備 —— 先期推出的 20 款M 系列 DAQ卡，就為數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域設(shè)定了全新的標(biāo)準(zhǔn)。 NI的軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再圈囿于當(dāng)前第一章 引言 5 的技術(shù)中。 虛擬儀器的主要特點(diǎn)有： 盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。 相信隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)控技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬儀器將成為未來(lái)教學(xué)科研的重要方法和手段，將取代傳統(tǒng)一起成為測(cè)量 儀器的主流。 加在晶體管放大器基極上的交流電壓和從集電極輸出的交流電壓，這兩者的相位差正好等于 180176。 第三章 編程軟件 LABVIEW 的簡(jiǎn)介 8 第三章 編程軟件 LABVIEW 的簡(jiǎn)介 隨著測(cè)試技術(shù)及大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的電子測(cè)試儀器己從模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)發(fā)展；從單臺(tái)儀器向多種功能儀器的組合及系統(tǒng)型發(fā)展；從完全由硬件實(shí)現(xiàn)儀器功能向軟硬結(jié)合方向發(fā)展；從功能組合向以個(gè)人計(jì)算機(jī)為核心構(gòu)成通用測(cè)試平臺(tái)、功能模塊及軟件包形式的 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展。在 20 世紀(jì) 80 年代初計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前，幾乎所有擁有程控儀器的實(shí)驗(yàn)室都采用貴重的儀器控制器來(lái)控制測(cè) 試系統(tǒng)，這些功能單一、價(jià)格昂貴的儀器控制器通過(guò)一個(gè)集成通訊端口來(lái)控制總線儀器。即使在聯(lián)合時(shí)域分析、小波和數(shù)字濾波器設(shè)備等高級(jí)或特殊分析場(chǎng)合， LABVIEW 也為此提供專門(mén)的附加軟件包。子模板包括數(shù)值子模板、布爾子模板、字符串子模板、列表和環(huán)子模板、數(shù)組和簇子模板、路徑和參考名子模板、圖形子模板、裝飾子模板、用戶控制子模板、控制子模板和 AxtiveX 子模板。式中 A，B 分別是被測(cè)信號(hào) () ()xt yt, 的幅值， ? 就是兩信號(hào)之間的相位差．根據(jù)相關(guān)函數(shù)的定義， ^ ()Rxy? 的估計(jì)值為： ^^^1( ) ( ) ( )01si n si n [ ( ) ]001( ) ( ) ( )01si n si n ( )012( si n c o s si n c o s si n )00212( ) si n c o s c o s0 2TR x y x t y tTTA t B t d tTTR x y x t y tTTA t B t d tTTTAB t d t AB t t d tTT ABR x y AB t d tT??? ? ? ????? ? ?? ? ? ? ?? ? ?? ? ??????? ? ???????????當(dāng) 時(shí) ， 有 :上 式 中 第 項(xiàng) 的 積 分 為 零 , 所 以 有 :^^()()a r c c o sA B ( ) , ( t )R x yABR x yABx t y????? ?由 此 可 求 出 兩 信 號(hào) 的 相 位 差 為 : 2c o s =或2式 中 ， 可 由 自 相 關(guān) 函 數(shù) 求 出 。在虛擬儀器系統(tǒng)中，相位差測(cè)量的信號(hào)是 A/D 采樣后的離散信號(hào)，不能用（ 1）式計(jì)算，通常是采用對(duì) A/D 采樣后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理后計(jì)算得到（ 2），（ 3）。模板中有不同有布爾前面板對(duì)象，如不同形狀的按鈕、指示燈和開(kāi)關(guān)等，這都是從實(shí)際儀器的開(kāi)關(guān)、按鈕演化來(lái)的，十分形 象。 移位寄存器（ Register）和框架通道（ Channel）兩個(gè)獨(dú)具特色的新概念。而且，重復(fù)端口的初始和步長(zhǎng)在 LABVIEW 中是固定不變的，若要用到不同的初始值或步長(zhǎng)，可對(duì)重復(fù)端口產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)運(yùn)算，也可用到移位寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。這主要是因?yàn)檫x擇結(jié)構(gòu)執(zhí)行時(shí)是根據(jù)外部控制條件從其所有的子框架中選擇其一執(zhí)行的，子框架選擇非此即彼，所以每一個(gè)子 框架都必需連接一個(gè)數(shù)據(jù)。數(shù)值類型包括浮點(diǎn)數(shù)、整數(shù)和復(fù)數(shù)。兩個(gè)布爾值比較時(shí)， Ture 比 False 值大。數(shù)組是 LABVIEW 中常用的數(shù)據(jù)類型之一，與其他編程語(yǔ)言相比， LABVIEW 中的數(shù)組更加靈活，獨(dú)具特色。當(dāng)輸入數(shù)組為一維數(shù)組時(shí)，節(jié)點(diǎn)返回的是數(shù)組中與輸入索引對(duì)應(yīng)的元素。節(jié)點(diǎn)將從左側(cè)端口輸入的元素功數(shù)組按從上到下的順序組成一個(gè)新數(shù)組。一個(gè)簇將是 Control 或Indicator，取決于其內(nèi)的第一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)。 如果想改變簇內(nèi)元素的 序，可在快速菜單中選擇 ReOrder Controls In Claster，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)窗口，在該窗口內(nèi)可以修改序。如果你要對(duì)一個(gè)簇分解，就必須知道它的元素的個(gè)數(shù)。它的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)標(biāo)量，也可以是數(shù)組。 以下是相關(guān)法測(cè)量相位差的程序框圖，如圖所示：先放置兩個(gè)任意波形發(fā)生器用來(lái)產(chǎn)生波形，在后面再安置兩個(gè)自相關(guān)函數(shù)處理器用來(lái)計(jì)算它們的 自相關(guān)函數(shù)，之后根據(jù)相關(guān)法原理經(jīng)過(guò)一系列計(jì)算得到顯示值在前面板輸出。該程序的算法是用在幅值數(shù)組中找到的索引號(hào)為索引，到相位數(shù)組中找對(duì)應(yīng)的相位，對(duì)兩個(gè)波形都這樣處理，然后相減得到相位差。 虛擬頻譜分析法測(cè)量相位差存在的問(wèn)題及解決方法 該虛擬相位差計(jì)雖然是求出兩個(gè)同頻率信號(hào)的相位差，但實(shí)際上是頻譜分析，只是求基頻分量而已。 2）頻譜分析法：準(zhǔn)確 度較高，解決了諧波對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，因此可消除溫漂、噪聲及干擾信號(hào)的影響。由于其以 PC為核心，使得許多數(shù)據(jù)處理的過(guò)程不必像過(guò)去那樣由測(cè)試儀器本身來(lái)完成，而是在軟件的支持下，利用 PC 機(jī)和 CPU 的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能來(lái)完成，使得基于虛擬儀器的測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試精度、速度大為提高，可實(shí)