畢業(yè)設(shè)計論文-基于labview的頻率特性測試儀設(shè)計(編輯修改稿)
2024-09-07 00:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 被測電路電壓表示 波 器電壓表圖32 點頻法測量的方框圖掃頻測量法是點頻測量法的改進(jìn)，其方框圖如圖33所示。一方面，改進(jìn)測試信號源，用掃頻信號源把逐點調(diào)節(jié)頻率改為逐點掃動頻率；另一方面，改進(jìn)接收信號的指示器，使信號隨頻率變動的軌跡用示波器直觀地顯示出來，從而直接得到被測系統(tǒng)的幅度頻率特性曲線[7]。通常把掃頻信號發(fā)生器、峰值檢波器、示波器、頻標(biāo)信號發(fā)生器組成一個整體，即為頻率特性測試儀（掃頻儀）。X軸Y軸峰值檢波器被測電路掃頻信號發(fā)生器示波器圖33 掃頻測量方框圖167。 用虛擬儀器實現(xiàn)的掃頻儀的測量原理虛擬頻率特性測試儀的基本測量原理是使用隨機(jī)信號正弦波作為激勵信號，通過數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸出功能將激勵信號加到被測網(wǎng)絡(luò)上，再用兩個模擬輸入通道將激勵信號和網(wǎng)絡(luò)輸出端的響應(yīng)信號同時采集到計算機(jī)中，計算隨機(jī)信號的自功率譜和隨機(jī)信號和響應(yīng)信號的互功率譜，根據(jù)系統(tǒng)的特征，得到系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性[8]。第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計167。 數(shù)據(jù)采集卡167。 數(shù)據(jù)采集卡介紹PCI2006卡分為：PCI 局部總線、模擬信號輸入部分、A/D轉(zhuǎn)換電路部分、D/A轉(zhuǎn)換電路部分、開關(guān)量輸入輸出部分、計數(shù)器和FIFO存儲器（AD的緩存）部分。它是一種基于PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡，可直接插在IBMPC/AT 或與之兼容的計算機(jī)內(nèi)的任一PCI插槽中，構(gòu)成實驗室、產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心等各種領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集、波形分析和處理系統(tǒng)。也可構(gòu)成工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)。PCI2006板上裝有14Bit分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器和12位D/A轉(zhuǎn)換器。為用戶提供了16 雙/32單的模擬輸入通道和2 路模擬輸出通道。輸入信號幅度可以經(jīng)程控增益儀表放大器調(diào)到合適的范圍，保證最佳轉(zhuǎn)換精度。程控增益可選擇8（PGA203）或100、1000（PGA202）倍，A/D轉(zhuǎn)換器輸入信號范圍:177。5V、177。10V(板上A/D轉(zhuǎn)換器為AD78991，PCI2006)，0~5V、0~(板上A/D轉(zhuǎn)換器為AD78992，PCI2006A)，D/A轉(zhuǎn)換器輸入信號范圍:177。5V、177。10V、0~10V[9]。167。 對數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換盒的改裝本設(shè)計采用PCM數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換盒。實驗室現(xiàn)有的此采集盒只有一個通道可以用（只有一個通道內(nèi)帶上拉電阻），而本設(shè)計在演示時需同時采集兩路信號，所以此采集盒滿足不了需求，需對其進(jìn)行改裝，再改裝一個通道，在其上接個500千歐的上拉電阻。模擬輸入信號的連接方式有單端輸入方式和雙端輸入方式。這里我們使用雙端輸入方式接法，它可以有效抑制共模干擾信號，提高采集精度。在雙端輸入方式下，其所有AD通道的分配情況如表41。 表41 雙端輸入方式下AD通道的分配原始通道對通道序列原始通道對通道序列正端IN+負(fù)端IN正端IN+負(fù)端INCH0[IN00+]CH16[IN00]CH0CH8[IN08+]CH24[IN08]CH8CH1[IN01+]CH17[IN01]CH1CH9[IN09+]CH25[IN09]CH9CH2[IN02+]CH18[IN02]CH2CH10[IN10+]CH26[IN10]CH10CH3[IN03+]CH19[IN03]CH3CH11[IN11+]CH27[IN11]CH11CH4[IN04+]CH20[IN04]CH4CH12[IN12+]CH28[IN12]CH12CH5[IN05+]CH21[IN05]CH5CH13[IN13+]CH29[IN13]CH13CH6[IN06+]CH22[IN06]CH6CH14[IN14+]CH30[IN14]CH14CH7[IN07+]CH23[IN07]CH7CH15[IN15+]CH31[IN15]CH15PCI2006板可按圖41連接成模擬電壓雙端輸入方式，可以有效抑制共模干擾信號，提高采集精度。8路模擬輸入信號正端接到IN00+～I(xiàn)N15+端，其模擬輸入信號負(fù)端接到IN00～I(xiàn)N15端，并在距離XS1插座近處，在IN00～I(xiàn)N15端與AGND端應(yīng)各接一只幾十KΩ至幾百KΩ的電阻，為儀表放大器輸入電路提供偏置。而現(xiàn)有的采集盒內(nèi)只有0通道接有此上拉電阻，所以準(zhǔn)備對1通道進(jìn)行改裝，接線法按圖41所示。IN00+IN00_IN01+IN7_AGNDIN01_現(xiàn)場信號…現(xiàn)場信號模擬輸入端口現(xiàn)場信號IN7+圖41 雙端輸入方式167。 濾波電路的設(shè)計與搭建設(shè)計要求：截止頻率fc=2000Hz,紋波幅度ΔKp=,通帶增益Kp=2的二階壓控電壓源型巴特沃斯高通濾波器[10]，電路如圖42所示。C1C2R4R2R1R3UoUiN++－。?N圖42 二階壓控電壓源型高通有源濾波器電路（1）電容C1的確定由fc=2000Hz，查表42得：可取C1=。表42 二階有源濾波器設(shè)計電容選擇用表fc/Hz100100~1000(1~10)k(10~100)k100kC1/181。F10~~~(1000~100)106(100~10)106（2）電阻換標(biāo)系數(shù)的計算 (41)由式(41)計算得，K=10（其中fc以Hz為單位，C1以181。F為單位）。（3）歸一化電阻值ri的確定由Kp=2查表43得：r1=，r2=，r3=，r4=。表43 二階壓控電壓源型巴特沃斯高通濾波器設(shè)計用表Kp1246R1/kΩR2/ kΩR3/ kΩ∞R4/ kΩ0C2/C11111（4）電阻實際值的計算 (42)由式(42)計算得：R1=，R2=，R3=，R4=。（5）電阻、電容標(biāo)稱值的確定R1=18kΩ，R2=14kΩ，R3=28kΩ，R4=28kΩ，C2=C1=。硬件電路如圖43所示。圖43 濾波電路第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計167。 軟件模塊總體結(jié)構(gòu)該虛擬頻率特性測試儀軟件模塊主要分為參數(shù)設(shè)置模塊、激勵信號產(chǎn)生、數(shù)據(jù)采集、譜分析、濾波處理、波形顯示、波形保存模塊。各模塊之間的數(shù)據(jù)流圖如圖51所示。設(shè)置保存路徑設(shè)置窗函數(shù)設(shè)置采樣率和樣本數(shù)設(shè)置信號頻率和樣本數(shù)被測網(wǎng)絡(luò)開始產(chǎn)生激勵信號數(shù)據(jù)采集參數(shù)設(shè)置譜分析濾波處理波形顯示波形保存圖51 各模塊數(shù)據(jù)流圖167。 數(shù)據(jù)采集模塊有了hDevice設(shè)備對象句柄后，便可用InitDeviceProAD函數(shù)初始化AD部件。然后用StartDeviceProAD即可啟動AD部件，開始AD采樣，然后便可用ReadDeviceProAD_NotEmpty反復(fù)讀取AD數(shù)據(jù)以實現(xiàn)連續(xù)不間斷采樣。當(dāng)您需要暫停設(shè)備時，執(zhí)行StopDeviceProAD，當(dāng)您需要關(guān)閉AD設(shè)備時，ReleaseDeviceProAD便可幫您實現(xiàn)（但設(shè)備對象hDevice依然存在）[11]。具體執(zhí)行流程如圖52所示。創(chuàng)建設(shè)備對象CreateDevice()初始化設(shè)備對象ADInitDeviceProAD()啟動
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