【導(dǎo)讀】比：0-100%、輸出波形幅度：0-10V；、輸出阻抗：50Ω。頻率單位變化控制模塊來完成信號(hào)發(fā)生器的各個(gè)功能。集卡的緩沖區(qū)當(dāng)中。[1]楊樂平,李海濤,楊磊.Labview程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用(第2版)[M].西安:電子工業(yè)出版社,2020.[3]蔣煥文,孫續(xù).電子測量[M].北京:中國計(jì)量出版社,2020.[5]楊樂平.LabVIEW高級(jí)程序設(shè)計(jì)[M],清華大學(xué)出版社出版.構(gòu)還大大節(jié)省了開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用，因而通過LabVIEW平臺(tái)制作信號(hào)發(fā)生器。LabVIEW軟件用圖形編程語言，直觀簡單、易于操作。用戶使用LabVIEW可以隨意創(chuàng)建。因此，基于LabVIEW實(shí)現(xiàn)多功能信號(hào)發(fā)生器具有重大意義。并且可在不同場合有不同的表現(xiàn)，從而最大限度減少操作失誤。程序調(diào)試成功后就產(chǎn)生一個(gè)虛擬信號(hào)發(fā)生器。

　　

【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 基于 LABVIEW 的虛擬信號(hào)發(fā)生器 機(jī)電 091 35 號(hào) 袁軍 17 n次諧波的衰減為2)(1 nZan? 。幅值補(bǔ)償后，各次諧波的衰減幅度與基波的衰減幅度相一致，對于 n次諧波，要將濾波后的衰減變?yōu)?: 21 Zan? ，則輸入濾波電路前的 n 次諧波應(yīng)為naZnZ221)(1?? 。 當(dāng)濾波電路參數(shù)固定時(shí)，補(bǔ)償量固定。將補(bǔ)償后的各次諧波相加就可以 得到補(bǔ)償后的三角波進(jìn)入濾波電路前的輸入： . .. )7,5,3(c o s)(1)(1. ..10c o s)(1)5(16c o s)(1)3(12c o s3225223221????????????nTtnaR w Cn R w CTtaR w CR w CTtaR w CR w CTtavi???? 修 改主機(jī)控制軟件中的三角波波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊，由于對每次諧波的相位補(bǔ)償量不同，顯然第二章中產(chǎn)生波形的方法顯然已經(jīng)不合適了，因此用傅立葉級(jí)數(shù)來產(chǎn)生波形，考慮到運(yùn)算速度和精度，諧波次數(shù)取到 61。 當(dāng)然補(bǔ)償也可以放在 DSP 程序中，不過 DSP 處理速度可能會(huì)成為問題，考慮到將來濾波參數(shù)有可能會(huì)改變，顯然改動(dòng) DSP 中的程序更為復(fù)雜，因此將補(bǔ)償部分放在 PC 端進(jìn)行處理更為合適 。 打開三角波子 VI的對話框，修改公式節(jié)點(diǎn)內(nèi)的程序，修改后的公式節(jié)點(diǎn)部分如圖 43所示。 圖 43 三角波子 VI對話框中的補(bǔ)償部分 運(yùn)行三角波子 VI，輸入波形特征參數(shù)：幅值為 1，頻率為 100，從前面板可以觀察到補(bǔ)償后的波形示例。顯然，尖端部分更加突出，如圖 44所示。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 基于 LABVIEW 的虛擬信號(hào)發(fā)生器 機(jī)電 091 35 號(hào) 袁軍 18 圖 44 控制程序中幅值補(bǔ)償后的三角波示例 將補(bǔ)償后的波形數(shù)據(jù)數(shù)組輸出 DSP，用數(shù)字示波器觀察 PWM輸出，在數(shù)字示波器的軟件中將未進(jìn)行補(bǔ)償?shù)妮敵霾ㄐ魏图尤敕笛a(bǔ)償后的輸出波形進(jìn)行，用軟件對補(bǔ)償后的波形進(jìn)行頻譜分析，幅值 頻譜如圖 45所示?？梢钥吹?3次諧波分量為 %，已經(jīng)非常接近正常的 3 次諧波分量，對比圖 42，顯然補(bǔ)償后的比未補(bǔ)償前 3次諧波分量有了比較大的提升； 5 次諧波分量為 %，也很接近正常的 5次諧波分量 %。從波形形狀的改善和頻譜的改善來看，顯然這種補(bǔ)償方法是有效的。 圖 45 幅值補(bǔ)償后的三角波頻譜 考慮幅值衰減與相移的補(bǔ)償方法 觀察圖 44的波形不難發(fā)現(xiàn)，三角波的尖端部分出現(xiàn)了彎曲，顯然出現(xiàn)了相移的問題。這是由于在上面的補(bǔ)償方法中只考慮了諧波幅值的補(bǔ)償，由前邊的基波和各次諧 波的衰減公式可知，在經(jīng)過濾波后，顯然相位也出現(xiàn)了偏移，而且各次諧波的相移不同，所以必須考慮對各次諧波的相位驚醒補(bǔ)償。 基波的相移為： )1tan( RwCacr? n次諧波的相移為： )1tan( RnwCacr? 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 基于 LABVIEW 的虛擬信號(hào)發(fā)生器 機(jī)電 091 35 號(hào) 袁軍 19 相位補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ菍⒏鞔沃C波的相位調(diào)整到與基波相位相同，因此 n次諧波需要補(bǔ)償?shù)南嘟菫椋? ......)5,3,1)(1t a n()1t a n( ??? nR w Cac rR nw Cac ra n 將相位補(bǔ)償部分與幅值補(bǔ)償部分放在一起處理，修改圖 44 中三角波子 VI中的公式節(jié)點(diǎn)，如 圖 46所示。運(yùn)行三角波子 VI，輸入波形特征：幅值為 1，頻率為 100，從前面板觀察波形，如圖 47 所示。 圖 46 加入相位和幅值補(bǔ)償后三角波子 VI對話框公式節(jié)點(diǎn)部分 圖 47 控制程序中加入相位和幅值補(bǔ)償后的三角波波形示例 補(bǔ)償后的三角波頻譜如圖 411所示。從頻譜可以看出， 3次諧波分量為 11.5%，已經(jīng)很接近正常三角波的 3 次諧波分量 %了； 5 次諧波的分量為 %，也很接近正常三角波的 5次諧波分量 %。由此可見這種考慮了幅值和相位的補(bǔ)償方法是有效的。當(dāng)然實(shí)驗(yàn)中，補(bǔ)償后的波形和頻譜 還不夠理想。但是這種對于波形補(bǔ)償?shù)奶幚矸绞剑瑢τ诮窈笙嚓P(guān)方面的設(shè)計(jì)是有益的。有理由相信，通過對硬件設(shè)計(jì)的進(jìn)一步改進(jìn)和算法的優(yōu)化，波形會(huì)更理想。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 基于 LABVIEW 的虛擬信號(hào)發(fā)生器 機(jī)電 091 35 號(hào) 袁軍 20 圖 411 補(bǔ)償后的三角波頻譜 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 基于 LABVIEW 的虛擬信號(hào)發(fā)生器 機(jī)電 091 35 號(hào) 袁軍 21 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行 圖 51 信號(hào)發(fā)生器的前面板 將建好的各功能模塊按照邏輯關(guān)系集成，為相應(yīng)的控制器和指示器命名，就形成了一個(gè)功能完善的信號(hào)發(fā)生器控制界面。將對話框循環(huán)內(nèi)的框圖分別復(fù)制兩份并放入循環(huán)中，為新的控制器和指示器命名，分成 A、 B、 C三相，就形成了可以輸出三相信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器的 控制界面，如圖 51所示，根據(jù)需要還可以擴(kuò)充輸出。 運(yùn)行界面主程序， A相選擇正弦波，幅值 220，頻率 50，相位 60； B相選擇方波，幅值 220，頻率 50，相位 60； C相選擇三角波，幅值 220，頻率 50，相位60；觀察波形，如圖 314所示。波形符合要求，表明界面程序中除數(shù)據(jù)傳輸模塊外均正常運(yùn)行，數(shù)據(jù)傳送模塊部分的調(diào)試則在后面章節(jié)說明。 在程序集成時(shí)需要注意的問題有： 數(shù)據(jù)流向問題 在上文中已經(jīng)提到過，由于 LabVIEW 是數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)式編程語言，因此在將各個(gè)功能模塊集成時(shí)，更應(yīng)注意數(shù)據(jù)流向的問題。尤其是使用到 彈出式對話框的模塊，很容易引起數(shù)據(jù)流的混亂，造成錯(cuò)誤。在必要時(shí)，應(yīng)使用 Sequence 結(jié)構(gòu)控制數(shù)據(jù)流向，使它按照設(shè)計(jì)者的意愿傳遞數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)的內(nèi)聚與耦合問題 同其它模塊化編程語言一樣， LabVIEW 同樣存在著模塊的內(nèi)聚與耦合問題。高內(nèi)聚、低耦合是模塊化編程遵循的一個(gè)基本原則，只有如此程序才可能有較好的可維護(hù)性。在使用循環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)，要特別注意在何種情況下循環(huán)內(nèi)部的變量才可以被外部引用，而不影響內(nèi)部的參量，不改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)。尤其為增加儀器功能而添加功能函數(shù)或子 VI時(shí)，因慎重考慮模塊的內(nèi)聚與耦合問題。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 基于 LABVIEW 的虛擬信號(hào)發(fā)生器 機(jī)電 091 35 號(hào) 袁軍 22 任何較大型 的程序的調(diào)試都是一件煩瑣的事情。 LabVIEW 雖然為我們提供了功能完善的調(diào)試工具，但仍然存在著許多隱含在程序內(nèi)部的錯(cuò)誤無法發(fā)現(xiàn)。這就要求我們在開發(fā)程序的過程中一定要仔細(xì)地把好每一關(guān)，在模塊內(nèi)部將錯(cuò)誤清除，才能減輕最終程序調(diào)試的難度。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 基于 LABVIEW 的虛擬信號(hào)發(fā)生器 機(jī)電 091 35 號(hào) 袁軍 23 第 6 章 結(jié)束語 基于 Labview 的虛擬信號(hào)發(fā)生器利用軟件方式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)發(fā)生器的功能 .它可給各種設(shè)備提供多種信號(hào) ,且頻率可調(diào) ,具有友好的圖形界面 ,操作簡單方便 ,達(dá)到“一機(jī)多用”的目的 .如果在應(yīng) 用中需要更多的信號(hào) ,只需修改程序 .功能的擴(kuò)展并不增加費(fèi)用 ,且性能更新周期短 ,性價(jià)比低 .另外虛擬信號(hào)發(fā)生器易于同外部設(shè)備連接 ,便于存儲(chǔ)、分析處理等。 在實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)波形經(jīng)過濾波后的失真問題，針對這一問題，并提出了可行的補(bǔ)償算法，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性。 在這篇論文的寫作過程中，我遇到了不少的問題 。 在解決問題的過程中，通過與老師和同學(xué)的交流，同時(shí)盡可能地收集材料，運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行論文寫作，使我順利完成了論文的設(shè)計(jì)；但對許多還是一知半解，論文在波形的 失 真與補(bǔ)償中還存在許多不足之處 ,有待改進(jìn)。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 基于 LABVIEW 的虛擬信號(hào)發(fā)生器 機(jī)電 091 35 號(hào) 袁軍 24 致謝 終于到了做畢業(yè)設(shè)計(jì)，寫畢業(yè)論文的時(shí)刻了，同學(xué)們都很忙碌。從選指導(dǎo)老師，選題到題目的最后確定，一步一步我們跟隨著老師的步伐進(jìn)行著?；叵雱倓?cè)雽W(xué)的時(shí)候，總聽快畢業(yè)的師兄師姐們說忙著寫畢業(yè)論文，那時(shí)候我就在想，真的有那么忙嗎？開始想象，到我寫的時(shí)候，會(huì)是怎樣的一番滋味。 本論文的研究工作是在我的指導(dǎo)老師 王麗琴 老師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的，在我的學(xué)業(yè)和論文研究工作中無不傾注著指導(dǎo)老師辛勤的汗水和心血。老師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、淵博的知識(shí)、無私的奉獻(xiàn)精神使 我受益匪淺。從尊敬的老師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。在此，我向老師表示最誠摯的敬意和最衷心的感謝。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 基于 LABVIEW 的虛擬信號(hào)發(fā)生器 機(jī)電 091 35 號(hào) 袁軍 25 參考文獻(xiàn) [l] 陸綺榮 李新 . 基于 LabVIEW 虛擬電壓表的設(shè)計(jì) [J].桂林工學(xué)院學(xué)報(bào) . 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