【正文】 市里，是你們和我共同維系著寢室那份家的融洽。本課題在選題及研究過程中得到趙老師的悉心指導(dǎo)。 設(shè)計(jì)過程中，在 Labview 強(qiáng)大的圖形顯示界面平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了相位差的測量，對(duì)虛擬儀器的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步加深。、幅值 ～ V、頻率 Hz～ 10 kHz之間的相位差以及幅度差測量，符合設(shè)計(jì)要求。 如 X 和 Y 較小， direct方法通常更快。 ④ 在同一“波形圖”控件中先是兩個(gè)波形，并以“數(shù)值”顯示框型控件顯示相位差，保留兩位小數(shù)。這一過程如圖 31 所示。虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)Labview/CVI 提供了虛擬儀器的編程環(huán)境 ,用它所提供的各種與實(shí)際儀表外觀幾乎一樣的控件、指示器等可以很方便地組成用戶所需的儀表界而。 Labview 的應(yīng)用 Labview 在包括航天、通訊、生物醫(yī)學(xué)、電子、地球物理、機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，從簡單的儀器控制、數(shù)據(jù)采集到尖端的測試和工業(yè)自動(dòng)化，從大學(xué)實(shí)驗(yàn)室到工廠，從探索研究到技術(shù)集成，都可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)用 Labview 的成果和開發(fā)產(chǎn)品。使得在測量的同時(shí)完成了對(duì)被測量的分析與處理。 傳統(tǒng)只能儀器是有廠家將上述二種功能的部件根據(jù)儀器功能按固定的方式組建，一般一種儀器只能有一種功能或數(shù)種功能。這類儀器儀表的幾本原理在于將待測的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行測量，如數(shù)字式萬用表，頻率計(jì)等。因此，不斷提高測量速度也是電子測量發(fā)展的一個(gè)重要方向。但也由于頻率范圍寬，在不同的頻段測量所依據(jù)的原理、采用的方法、使用的元器件等可能相差很遠(yuǎn)，通常把被測量電量或供給同一電量的儀器分為不同的頻段。 相位差測量儀的應(yīng)用 信號(hào)的相位差測量儀在電工技術(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，隨著計(jì)算機(jī)和軟硬件的日益發(fā)展。 i 是交流電 流的瞬時(shí)值，I 是交流電流的最大值， f 是交流電的頻率， t 是時(shí)間。靈活高效的軟件能 幫助您創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)能滿足對(duì)同步和定時(shí)應(yīng)用的需求。 the virtual instrument。 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書共 頁，設(shè)計(jì)圖紙 張。 關(guān)鍵詞：相關(guān)法；相位差；虛擬儀器； LABVIEW II Abstract There are a lot of methods for measuring phase. Can be roughly divided into two kinds of simulation method and digital method： The simulation method is first to multiple phase difference pulse points will be given. And then calculate the pulse width of the multiple phase difference. Take again for average phase but the circuit plexity。隨著科學(xué)的發(fā)展，相位測量也在不斷的發(fā)展和完善。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 相位測量儀的概述 相位的定義 相位是反映交流電任何時(shí)刻的狀態(tài)的物理量。 （ 2）采用新器件及設(shè)計(jì)方法提高相位測量精度及展寬工作頻率范圍。這也就是使得電子測量技術(shù)在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中具有不可代替的重要作用。 （ 4） 測量速度快 電子測量是由于是通過電子運(yùn)動(dòng)和電磁波的傳播來進(jìn)行工作的，因此具有其他測量方法通常無法類比的高速度。這類儀器儀表顯示部分的幾本結(jié)構(gòu)是電磁式結(jié)構(gòu)，它利用電磁測量原理，通過指針的移動(dòng)或電子束的便宜來顯示最終測量結(jié)果。 比較與差異 考察任何一臺(tái)傳統(tǒng)的只能儀器，都可以將其分解成以下三個(gè)部分： （ 1） 數(shù)據(jù)的采集：將輸入的模擬信號(hào)波形進(jìn)行調(diào)理，并經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)以待處理。改變了過去傳統(tǒng)儀器只能完成一種測量的弊病，集合多種儀器功能于一體，使儀器向多功能集成化方向發(fā)展。 數(shù)據(jù)采集、儀器控制、過程監(jiān)控和自動(dòng)測試是實(shí)驗(yàn)室研究核工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域廣泛存在的實(shí)際任務(wù)。由于軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，在虛擬儀器中，用戶可以自已設(shè)計(jì)或定義新的理論和新的算法來適應(yīng)不同的測量需求，儀器的功能更加靈活、 強(qiáng)大 ,且很容易同網(wǎng)絡(luò)、外設(shè)及其它應(yīng)用連接，可很快更新所設(shè)計(jì)的儀器，這樣不僅價(jià)格低，還能減少儀器的研制時(shí)間，降低儀器的維護(hù)費(fèi)用。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 過零點(diǎn)法 過零點(diǎn)發(fā)是通過計(jì)算兩個(gè)或多個(gè)同頻信號(hào)過零時(shí)刻的時(shí)間差，再將時(shí)間轉(zhuǎn)換為相位差。 ① 可測相位差的數(shù)值范圍為 0～ 360176。 圖 46 波形屬性設(shè)定 3)互相關(guān)函數(shù) 其中， X 是第一個(gè)輸入序列， Y 是第二個(gè)輸入序列。 如圖 41圖 413 和圖 414 所示： 圖 412 采樣頻率 =200Hz,采樣點(diǎn)數(shù) =10 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 413 采樣頻率 =1000Hz，采樣點(diǎn)數(shù) =50 圖 414 采樣頻率 1500HZ，采樣點(diǎn)數(shù) 100 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 415 采樣頻率 =2021Hz，采樣點(diǎn)數(shù) =100 結(jié)合原 理、通過觀測顯示圖 41 41 414 和 415，并公式計(jì)算，得出當(dāng)采樣頻率遠(yuǎn)大于被抽取信號(hào)的最高頻率兩倍時(shí)，相位差計(jì)的精度和顯示的波形效果最好，即 hs ff 2?? 。此外隨著信號(hào)頻率的增加，必須考慮噪聲的影響，先關(guān)分析法測量適用 于頻率較低的信號(hào)，特別是對(duì)于超低頻信號(hào)的測量具有其它測量方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。如果設(shè)計(jì)中采用，那么設(shè)計(jì)中輸入的采集點(diǎn)越多，采集頻率越大，那么兩信號(hào)之間的相位差就越精確，這也是本設(shè)計(jì)的一個(gè)缺陷。 感謝我的爸爸媽媽。采用過零點(diǎn)法處理信號(hào)的相位，由于存在過零點(diǎn)的判斷誤差，適用于信號(hào)幅值較大，采樣頻率高的場合。 圖 420 相位差計(jì)輸入數(shù)值設(shè)定 2)測試結(jié)果數(shù)據(jù) 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 421 相位差為 50176。 圖 49 相位差 0～ 360176。 在設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)當(dāng)注意， Labview 中使用的自相關(guān)和互相關(guān)函數(shù)計(jì)算公式稍有不同，從數(shù)組序列取出 )0(^),0(^),0(^ xyRyRxR 時(shí)，不是對(duì)應(yīng) 0?k 處。 此方法基于聯(lián)系信號(hào)離散化處理的離散傅立葉變換（ DFT）。連續(xù)信號(hào) )(ty 變?yōu)殡x散時(shí)間序列1,2,1,0),( ?? knny ?。 (3) Labview 應(yīng)用于仿真 Labview 包含了多種多樣的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，特別適合進(jìn)行模擬、仿真、原型設(shè)計(jì)等工作。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 Labview 概述 Labview 軟件簡介 隨著測試技術(shù)及大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的電子測試儀器 已從模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)發(fā)展；虛擬儀器的出現(xiàn)給現(xiàn)代測試技術(shù)帶來了一場革命，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)成通用測試平臺(tái)、功能模塊及軟件包形式的自動(dòng)測試系統(tǒng)發(fā)展。一塊卡可以完成 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)字輸入輸出、計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器等多種功能，在配以相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路組件，即可構(gòu)成能生成各種虛擬儀器的硬件平臺(tái)。而目前仍很普遍使用的第一、二代測量儀器具有功能單一，彼此不兼容，不能共享硬件和軟件組織，不能將所得到的測量結(jié)果在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行微處理的缺點(diǎn)。測量的速度和準(zhǔn)確度也有很大的 提高。電子計(jì)數(shù)器的量程更寬，其頻率范圍可達(dá) 17 個(gè)數(shù)量級(jí)。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和國防的重要特點(diǎn)之一，就是要進(jìn)行大量的觀測沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 和統(tǒng)計(jì)。這種情況叫做同相位，或者叫做同相。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 研究目標(biāo) 基于 Labview開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)出一種相位測量儀，從而實(shí)現(xiàn)測量兩個(gè)信號(hào)的相位差的測量并校驗(yàn)測量結(jié)果，它的特點(diǎn)比傳統(tǒng)的單一相位測量儀多出顯示信號(hào)的波形，幅度等功能，從而更直觀簡潔的現(xiàn)實(shí)測量結(jié)果 。動(dòng)態(tài)相位測量技術(shù)與斷續(xù)信號(hào)相位測量技術(shù)已經(jīng)用于海洋生物和海底資源的探測。利用Labview 設(shè)計(jì)一種利用虛擬相關(guān)法測量相位差計(jì)的虛擬儀器，該儀器以測量兩個(gè)同頻正弦波的相位差為基本功能，具備了測量信號(hào)頻率，顯示信號(hào)波形、相位差和產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)等功能，體現(xiàn)了虛擬儀器高集成度，一機(jī)多用的特點(diǎn)。 傳統(tǒng)測量儀器功能單一，多功能虛擬儀器是現(xiàn)代儀器技術(shù)的發(fā)展方向。把相位測量技術(shù)與微波技術(shù)結(jié)合起來，可以精密測量物質(zhì)的含水量且與被測物的密度無關(guān)。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(hào)的影響，使測量結(jié)果更加精確。 例如研究加在電路上的交流電壓和通過這個(gè)電路的交流電流的相位差，如果電路是純電阻，那么交流電壓和交流電流的相位差等于零，也就是說交流電壓等于零的時(shí)候，交流電流也等于零，交流電壓達(dá)到最大值時(shí)，交流電流也將達(dá)到最大值。進(jìn)而改造世界的重要手段。例如一臺(tái)高靈敏的數(shù)字電壓表，可以測出10 納伏至 14 千伏的電壓，量程達(dá) 11 個(gè)數(shù)量級(jí)。例如在測量中能夠?qū)崿F(xiàn)控制、遙控、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)校準(zhǔn)、自動(dòng)診斷故障甚至自動(dòng)修復(fù)，對(duì)測量結(jié)果可以進(jìn)行自動(dòng)記錄，自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理。 現(xiàn)代競爭要求測試系統(tǒng)有更短的開發(fā)周期、更低的成本和更高的質(zhì)量，因此自動(dòng)化測試、測量在各科研單位、各公司企業(yè)內(nèi)越來越受關(guān)注，電子測試已經(jīng)不僅局限于對(duì)獲取某些物理量，而要求將很多測量儀器組合起來，構(gòu)成適用于某一特定目的的 專用系統(tǒng)。許多廠家目前已 研制出了許多種用于構(gòu)建虛擬儀器數(shù)據(jù)采集卡。對(duì)于用戶而言，開放軟件的成本比購買新儀器的成本低廉，并且這種方式也便于儀器的維護(hù)和使用，并能縮短儀器的開發(fā)周期。使用 Labview 可以非常方便的編制各種控制程序。 2)互相關(guān)函數(shù)的離散表達(dá)式 當(dāng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理時(shí)，必須對(duì)北側(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣，連續(xù)信號(hào) )(tx 變?yōu)殡x散時(shí)間序列 1,2,1,0),( ?? knnx ? 。 在有限區(qū)間（ t， t＋ T）內(nèi)絕對(duì)可積的任一周期函數(shù) x（ t），它的傅立葉技術(shù)展開式為： ?? ? ???? ?? ???????? 10 0 0 )s i n(2c oss i n)( n nnn n nn tnxatnatnbtx ? （ 38） 同時(shí)， x(t)可以表示為： ??? ???? 10 )s in()( n nn tnxxtx ? （ 39） 200 ax ? ， nnn xb ?cos? ， nnn xa ?sin? （ 310） 22 nnn bax ?? ，nnn batg ?? ，nnn baarctg?? （ 311） 由此可得，兩信號(hào)的相位差為： 21 ii ??? ?? 。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 42 前面板的控件 設(shè)計(jì)完成后的儀器前面板見圖 43，在儀器的前面板中可模擬真實(shí)儀器 ，用鼠標(biāo)任意更改 2 個(gè)波形的幅值、初始相位、周期和采樣點(diǎn)數(shù)等，然后運(yùn)行即可顯示波形和相位差。 根據(jù)轉(zhuǎn)換公式：??1801 ?rad， 如圖 49。 相位差計(jì)設(shè)計(jì)測試結(jié)果 1) A、 B 的兩個(gè)同頻正弦波信號(hào)的頻率、幅 值以及采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)的設(shè)置 ，如圖 420。但是基于各個(gè)原理的限制，對(duì)于一些測量難免會(huì)出現(xiàn)誤差，屬于可允許范圍之內(nèi)。我們?cè)谝黄鸬娜兆樱肋h(yuǎn)不會(huì)忘記。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 致 謝 本文從擬定題目到定稿，歷時(shí)數(shù)月。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 第 5章 總結(jié)與展望 此課題設(shè)計(jì)結(jié)合了在虛擬儀器中較為簡單直觀的圖形化編程工具 Labview，經(jīng)過這一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，已經(jīng)基本上掌握了 Labview 各個(gè)模塊的基本功能并最終根據(jù)相關(guān)法的原理以及其它算法公式。 4)性能分析 該設(shè)計(jì)利用相關(guān)法的優(yōu)勢在于精確度高，特別適用于電網(wǎng)信號(hào)受到較大干擾的情況下。算法指定使用的相關(guān)方法。 ② 信號(hào)的幅度范圍為 ～ V。過零法處理的信號(hào)是實(shí)際連續(xù)信號(hào)采樣后的離散數(shù)字信號(hào)，依據(jù)這些離散數(shù)字信號(hào)的特征，如何判斷信號(hào)的過零點(diǎn)成為算法的關(guān)鍵。所以有軟件就是儀器”的說法。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控制測試系統(tǒng)，這些功能單一、價(jià)格昂貴的儀器控制器通過一個(gè)集成通訊端口來控制總線儀器。例如，可以在一臺(tái)虛擬儀器上同時(shí)完成信號(hào)發(fā)生、顯示波形、交直流電壓 /電流測量等功能。 （ 2） 數(shù)據(jù)的處理和分析：有微處理器按照