【文章內(nèi)容簡介】 、數(shù)據(jù)采集到尖端的測試和工業(yè)自動化，從大學(xué)實驗室到工第三章 編程軟件 LABVIEW 的簡介 10 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。 LABVIEW應(yīng)用于測 試與測量 LABVIEW 已成為測試與測量領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過 GPIB、VXI、 PLC 串行設(shè)備和插卡數(shù)據(jù)采集板可以構(gòu)成實際的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它提供了工業(yè)界最大的儀器驅(qū)動程序庫，同時還支持通過 Inter 、 ActiveX 、 DDE 和 SQL 等交互式通信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，它提供的眾多開發(fā)工具使復(fù)雜的測試與測量任務(wù)變得簡單易行。 LABVIEW應(yīng)用于過程控制和工業(yè)自動化 LABVIEW 強大的硬件驅(qū)動、圖形顯示能力和便捷的快速程序設(shè)計為過程的控制和工業(yè)自動化應(yīng)用提供了優(yōu)秀的解決方案。對于更為復(fù)雜、更專 業(yè)的工業(yè)自動化領(lǐng)域，在 LABVIEW基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 Bridge VIEW 是更好的選擇。 LABVIEW應(yīng)用于實驗室研究與自動化 LABVIEW 為科學(xué)家和工程師提供功能強大的高級數(shù)學(xué)分析庫，包括統(tǒng) 計、估計、回歸分析、線性代數(shù)、信號生成算法、時域和頻域算法等眾多科學(xué)領(lǐng)域，可滿足各種計算機和分析需要。即使在聯(lián)合時域分析、小波和數(shù)字濾波器設(shè)備等高級或特殊分析場合， LABVIEW 也為此提供專門的附加軟件包。 第三章 編程軟件 LABVIEW 的簡介 11 LABVIEW的編程環(huán)境 LABVIEW 模板 與一般的程序相比， LABVIEW 提 供了三個浮動的圖形化工具模板，分別是工具模板、控制模板和功能模板。這三個模板功能強大，使用方便，表示直觀，是用戶編程的主要工具。 （ 1）．工具模板 工具模板包括操作工具，定位工具，標(biāo)注工具，連線工具，彈出菜單工具，滾動工具斷點工具 探 針 工具，顏色工具和顏色拷貝工具。通過這 樣 的 工具，就用于 VI的創(chuàng)建、修改和調(diào)試。 （ 2）．控件模板 控件模板按功能分類，每個工具圖 標(biāo) 雙 包含一系列子模板?？丶０骞δ軓姶?， 通 過 這些子模板可以找到創(chuàng)建程序所需 的所有對象工具。使用控制模板可以給前面板增加輸入控件和輸出指示器。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。 （ 3）功能模板 使用功能模板可創(chuàng)建框圖程序模板上每一個頂層圖標(biāo)都表示一個子模板。 LABVIEW 框圖編程的所有函第三章 編程軟件 LABVIEW 的簡介 12 數(shù)按照功能分類都分布在功能模板的子模板里。每個子模板的內(nèi)容及操作是 LABVIEW 編程最基本、最重要的內(nèi)容。功能模 板包括 下列子模板：結(jié)構(gòu)子模板、數(shù)值運算子模板、布爾邏輯子模板、字符串子模板、數(shù)組子模板、簇子模板、比較子模板、時間和對話框子模板、文件輸入 /輸出子模板、儀器輸入 /輸出子模板、通信子模板、數(shù)據(jù)采集子模板、分析功能子模板、示教課程子模板、高級功能子模板、選擇 VI子程序子模板、用戶庫子模板、應(yīng)用控制子模板和儀器驅(qū)動子模板。通過這些功能子模板，可實現(xiàn)所有 LABVIEW 的應(yīng)用功能。 第三章 編程軟件 LABVIEW 的簡介 13 第四章 相位差測量方法原理簡介 相關(guān)法相位差測量相位差原理 1)根據(jù)互相關(guān)函數(shù) 特性求出兩信號的初相位 兩信號的互相關(guān)函數(shù) ^ ()Rxy? 不是偶函數(shù)，根據(jù)其定義可證明 ^^( ) ( )R xy R xy????，此式說明，互相關(guān)函數(shù)與兩信號的相位差? 和延遲量 ? 有關(guān)，當(dāng) 0?? 時， ^ (0)Rxy 就只與兩信號的相位差? 有關(guān)．基于此可求出 ? 設(shè) ( ) si n 。 ( ) si n( )x t A t y t B t? ? ?? ? ?。式中 A，B 分別是被測信號 () ()xt yt, 的幅值， ? 就是兩信號之間的相位差．根據(jù)相關(guān)函數(shù)的定義， ^ ()Rxy? 的估計值為： ^^^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 ， 有 :上 式 中 第 項 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 的 相 位 差 為 : 2c o s =或2式 中 ， 可 由 自 相 關(guān) 函 數(shù) 求 出 。 2)由自相關(guān)函數(shù)求出 ( ), (t)xt y 的幅值 根據(jù)戶相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)，當(dāng)延遲量 ?=0 時，自相關(guān)函數(shù)取得最大值，且唯一與信號的幅值有關(guān)。根據(jù)自相關(guān)函數(shù)的定義，函數(shù) ()xt 的自相關(guān)函數(shù)的估計值為： 第四章 相位差測量方法原理簡介 14 ^^ 2 2 22^^^^^^ ^ ^1( ) ( ) ( )01( ) si n0022 ( 0)()AB( 0)a r c c [ ]( 0) ( 0)( 0), ( 0), ( 0) ( ) , ( ) 0 ,TR x x t x t dtTTTx x t dt A t dtTAA R xytR x yosR x R yR x R y R x y x t y t????????????????當(dāng) =0 時 ， 有 ：1R (0) =T所 以 得 ：同 理 求 出 函 數(shù) 的 幅 值 為 ：B= 2R y(0 )當(dāng) 求 出 ， 后 即 可 求 出 相 位 差 為 ：式 中 分 別 是 在 時 的 估 計 值其 函^2^2^:1( 0) ( ) ( 0)01( 0) ( ) ( 0)01( 0) ( ) ( ) ( 0)0TR x x t dtTTR y y t dtTTR x y x t y t dtT????????????數(shù) 表 達(dá) 式 可 寫 為 3）互相關(guān)函數(shù)的離散表達(dá)式 當(dāng)用計算機進(jìn)行處理時，必須對被測信號進(jìn)行采樣，連續(xù)信號 ()xt 變?yōu)殡x散時間序列 ( ) , 0 , 1, 2 , ... , 1x n n k??。連續(xù)信號 ()yt變?yōu)殡x散時間序列 ( ), 0 ,1, 2 , ... , 1y n n k??。計算相關(guān)函數(shù)的積分表達(dá)式變?yōu)榍蠛褪?，可表示為? 1^201^201^01( 0) ( )1( 0) ( )1( 0) ( ) ( )knknknR x x nnR y y nnR xy x n y nnk????????????式 中 為 采 樣 點 數(shù) . 頻譜分析法測量相位差原理 該方法是通過對被檢測信號進(jìn)行頻譜分析，獲得信號的相頻特性，然后計算兩信號在主頻率處的差值即可測得兩個信號的相位差。 在有限區(qū)間 (, )t t T? 內(nèi)，絕對可積的任一周期函數(shù) ()xt 可以展開成傅里葉級數(shù)： 00101111( ) ( c os si n )( c os si n )si n( ),2( ) c os2( ) si n, : a r c t a nnnnnnnnnnnnnnnx t a n t b n tA a n t b n tA A n taba x t n t dtTb x t n t dtTnab?????????????? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ?????????????其 中 為 傅 里 葉 系 數(shù)為 次 諧 波 的 初 相 位 其 中 基 波 的 初 相 位 為 以上計算的意義在于：一個周期信號可以用一個直流分量和一系列諧波的線性疊加來表示，只要求處傅里葉系數(shù) na和 nb 即可求出任一諧波的初相位 n? ，而在相位差測量中只要求出基波的初相位 1? 即可。 在以計算機為核心的虛擬測試儀中，模擬信號 ()xt 在進(jìn)入計算機前先 經(jīng)采樣器將連續(xù)信號變?yōu)殡x散時間信號，而后再經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換器變?yōu)殡x散信號。設(shè)在周期函數(shù)的一個周期內(nèi)有 N 個采樣點，且每兩個采樣點間的時間相同，則有： 1011011122( ) c os22()NkNkkxkNNkb x k si nNNaarc tanb????????????1a 第四章 相位差測量方法原理簡介 15 對于兩個周期信號函數(shù) 1()xt和 2()xt，他們的基波傅里葉系數(shù)分別為： 110111 10111111121 20121 2021212122( ) c o s22()22( ) c o s22()NkNkNkNkkxkNNkb x k si nNNaa rct a nbkxkNNkb x k si nNNaa rct a nb????????????????????????11aa 則 1()xt的基波分量與 2()xt的基波分量的相位差為： 1 1 2 11 1 2 11 1 2 1aa= = a r c ta n a r c ta nbb? ? ? 零點檢測法測量相位差原理 過零檢測法的基本原理可以有式（ 1）來表示，其中 T 為被測信號的周期， t 為被測信號過零點的時間差，相應(yīng)的相位差 ? 為： t= 360T? ? （ 1） 這種相位差測量的方法多基于傳統(tǒng)的硬件電路實現(xiàn)。在虛擬儀器系統(tǒng)中，相位差測量的信號是 A/D 采樣后的離散信號，不能用（ 1）式計算，通常是采用對 A/D 采樣后的信號進(jìn)行數(shù)字處理后計算得到（ 2），（ 3）。設(shè) f 為被測信號的頻率， sf 為 A/D 的采樣頻率，則一個周期內(nèi)的采樣點數(shù) sfN=f，而相鄰兩個采樣點之間的相位差： 360 360sftf? ? ? ? （ 2） 假設(shè)用兩個數(shù)組來保存兩列信號的信息，信號 U1 的首次過零點對應(yīng)數(shù)組的第 i 個元素，數(shù)組 U2 的首次過零點對應(yīng)數(shù)組的第 j 個元