【正文】 2021（ 4）： 2931. [10]赫建勛 .基于 網(wǎng)絡(luò)的高頻虛擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與開發(fā) [D].大慶：大慶石油學(xué)院，2021. [11]謝三毛 .基于 Labview 虛擬數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì) [J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)， 2021（ 1）： 8385 [12]龍華偉，顧永剛 . 與 DAQ 數(shù)據(jù)采集 [M].北京：清華大學(xué)出版社 . [13]楊拴科 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：高等教育出版社， 2021. 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 32 頁 共 37 頁 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我的課題設(shè)計(jì)任務(wù)是 基于 LabVIEW 的電子測(cè)量系統(tǒng) 設(shè)計(jì)， 其主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì) 信號(hào) 的發(fā)生 ， 信號(hào)調(diào)幅解調(diào)，數(shù)據(jù)的采集分析 。存儲(chǔ)問題方面 ，還是以獲取日期時(shí)間的方法，把數(shù)據(jù)存入同一文件夾，命名不同。 在數(shù)據(jù)采集 與分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中 ， 因?yàn)楹瘮?shù) 信號(hào) 發(fā)生器是可以同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)或三個(gè)波形 ，如 何 使用數(shù)據(jù)采集卡同時(shí)采集兩個(gè)信號(hào)，在波形圖上同時(shí)顯示，并存儲(chǔ) ，是一個(gè)問題。 數(shù)據(jù)采集和分析中，在函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器成功完成的前提下，通過數(shù)據(jù)采集卡，成功的采集了硬件產(chǎn)生的信號(hào)，并成功 的進(jìn)行了 存取、讀取與分析。 在虛擬信號(hào)發(fā)生器中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)正弦波、三角波、方波、鋸齒波的顯示及參數(shù)調(diào)制，并完成了兩個(gè)函數(shù)發(fā)生器模板的結(jié)合，使得虛擬信號(hào)發(fā)生器可以同時(shí)顯示兩種波形。這次設(shè)計(jì)讓我最深的感受到專業(yè)知識(shí) 與理論相結(jié)合的重要性 。 圖 511 函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器產(chǎn)生波形 在示波器上的顯示 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 29 頁 共 37 頁 圖 512 方波采集分析圖 513 三角波采集分析圖 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 30 頁 共 37 頁 結(jié)束語 此 次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是基于 Labview 的電子測(cè)量虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 其方波、三角波的峰峰值、周期、頻率與示波器顯示基本相等。 周期是 。首先，是硬件電路的檢查，利用萬用表檢查點(diǎn)點(diǎn)之間是否有虛焊漏焊的情況，檢查通過后，上電測(cè)試，其輸出端接到示波器的輸入端口，產(chǎn)生波形如圖 511所示， 分別顯示方波和三角波， CH1是三角波，其偏轉(zhuǎn)因子是 1V，峰峰值為 左右。取平衡電阻 5R =10K。比較器 U1 和積分器 U2 元件參數(shù)設(shè)計(jì)，由式（ 51）得 ： ccmoUURPR R 2132 ?? (53) 取 2R =10K，即可得 13 RPR ? 值；取 3R =20K， 1RP 值為 47K 電位器。運(yùn)放 U2 與 4R 、 2RP 、 C1 及 5R 組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方波，進(jìn)行 RC積分得到三角波。本設(shè)計(jì)采用由集成運(yùn)放和 RC 元器件組成方波 三角波函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器 [13]。 函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器一般 是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波、以及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。制作一個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生 器 進(jìn)行 調(diào)試 。 前面板上有均方根、峰峰值、信號(hào)頻率、周期等的顯示控件，對(duì)應(yīng)的程序框圖中用到了幅值和電平測(cè)量、信號(hào)時(shí)間與瞬態(tài)特性測(cè)量節(jié)點(diǎn)。讀取到數(shù)據(jù)后，顯示在波形圖中 并 分析 處理 信號(hào)的參數(shù)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 的前面板和程序框圖見圖 56和 57所示，采集的是函數(shù)發(fā)生器的信號(hào)信息，通過數(shù)據(jù)采集卡把函數(shù)發(fā)生器與電腦連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 功能 。如圖 55 所示，程序 利用獲取時(shí)間 /時(shí)間字符串 節(jié)點(diǎn) ， 實(shí)現(xiàn)功能是將數(shù)據(jù) 寫 入 以年、月、日命名的文件夾，其文件名是年、月、日、時(shí)間、名字后綴 .xls。 圖 52創(chuàng)建虛擬通道節(jié)點(diǎn)的設(shè)置 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 24 頁 共 37 頁 圖 53讀取任務(wù)節(jié)點(diǎn)的設(shè)置 圖 54 數(shù)據(jù)采集 模塊 程序框圖 的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù) 存儲(chǔ) 模塊的實(shí)現(xiàn) 在設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)的存取與讀取，用到了 寫入 /讀取電子表格文件節(jié)點(diǎn)，位于函數(shù)選板上的“編程” → “文件 I/O”函數(shù)自選板。讀取任務(wù) 節(jié)點(diǎn)的采樣模式選擇為“模擬”→“單 通道”→“多采樣”→“波形”，如圖 53 所示。在創(chuàng)建虛擬通道 節(jié)點(diǎn) 時(shí) 選擇“模擬輸入” →“電壓” ，如圖 52 所示。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 23 頁 共 37 頁 圖 51 USB6008/6009數(shù)據(jù)采集卡 數(shù)據(jù)采集功能 模塊 的實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 一些 常用的 數(shù)據(jù)操作節(jié)點(diǎn) 位于“函數(shù)” →“測(cè)量 I/O” →DAQmxData Acquisition 子選板中。數(shù)字接口路數(shù)要同控制對(duì)象配合，而且需要的電流要小于采集卡所能提供的驅(qū)動(dòng)電流。 數(shù)字 I/O 通常用來控制過程、產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)、與外設(shè)通信等。數(shù)模（ D/A） 轉(zhuǎn)換器的建立時(shí)間、轉(zhuǎn)換率、分辨率等因素都會(huì)影響模擬輸出信號(hào)。 A/D轉(zhuǎn)換器的性能直接影響著模擬輸入的質(zhì)量。 模擬輸入是數(shù)據(jù)采集卡最基本，最常用的功能。 基于 LabVIEW 的 數(shù)據(jù)采集卡 對(duì)于虛擬儀器系統(tǒng)， 要實(shí)現(xiàn) 對(duì)外部 數(shù)據(jù)采集 的功能 ，必須 配 有一塊數(shù)據(jù)采集卡。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 22 頁 共 37 頁 第五章 數(shù)據(jù)采集分析 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)采集 （ Data Acquisition,DAQ） ,就是將 被測(cè)對(duì)象的各種參量（物理量、化學(xué)量、生物量等）通過各種傳感器件做適當(dāng)轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)信號(hào)調(diào)理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E送到控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或記錄的過程。例如，當(dāng)所測(cè)信號(hào)的頻率很低時(shí)，由于常用的電子放大器在低頻段工作特性不佳或容易混入低頻 噪聲信號(hào)（如工頻干擾），故造成被測(cè)信號(hào)的“污染”。 圖 43 調(diào)制解調(diào)器程序框圖 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 21 頁 共 37 頁 一般說來，調(diào)制信號(hào)的變化要比載波變化慢得多，習(xí)慣上稱之為窄帶信號(hào)。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 20 頁 共 37 頁 圖 42 調(diào)幅 解調(diào)器的前面板 調(diào)幅波解調(diào)器 程序框圖 的設(shè)計(jì) 虛擬調(diào)制解調(diào)器程序 框圖 如圖 43 所示 ,主要用到了 3個(gè)正弦波信號(hào)發(fā)生器、巴特沃斯濾波器、捆綁函數(shù)等相應(yīng)節(jié)點(diǎn)來完成調(diào)幅解調(diào)的過程。 虛擬調(diào)幅波解調(diào)器前面板設(shè)計(jì) 調(diào)幅解調(diào)器的 前面板如圖 42所示 ,用到了 5個(gè)波形顯示器 ， 分別顯示 調(diào)制信號(hào)”、“載波信號(hào)”、 “已調(diào)信號(hào)”、“已調(diào)信號(hào)與載波信號(hào)乘積”和還原出來的“相敏檢波 信號(hào) ” 。本文選用同步解調(diào)主要因?yàn)?[10]: (1) 非線性解調(diào)其解調(diào)失真大 ,難以得到高質(zhì)量的解調(diào) ； (2) 線性解調(diào)雖不產(chǎn)生解調(diào)失真 ,但輸出的解調(diào)信號(hào)比較小 ,剩下很多調(diào)制波成分 ,這表明輸入的調(diào)制波過而不入 ,只有一部分成為輸出信號(hào) ； (3) 包絡(luò)線解調(diào)平直 ,會(huì)產(chǎn)生解調(diào)失真 ,所以必須要減小電路的時(shí)間常數(shù) ,使之具有指數(shù)函數(shù)的衰減特性 ,但實(shí)現(xiàn)起來過于繁瑣 ； (4) 所謂同步解調(diào)就是通過求解調(diào)波與載波的乘積進(jìn)行解調(diào)的方法 ,其與調(diào)制過程僅僅存在著輸入是信號(hào)還是調(diào)幅波的不同 ,其余完全相同 ,特別是本文中用來抑制載波的調(diào)幅 ,除該方法外再無其他解調(diào)法 ,所以采用該方法 ； 低通濾波環(huán)節(jié) 信號(hào)調(diào)理中另外一個(gè)重要的調(diào)理環(huán)節(jié)是濾波。通過波形分析 ,使學(xué)生掌握調(diào)制解調(diào)器的基本原理 [9]。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 19 頁 共 37 頁 信號(hào)調(diào)幅解調(diào) 器功能 該儀器的功能是仿真生成兩個(gè)幅值、相位和頻率可調(diào)的正弦波 ， 這兩個(gè)仿真的 正弦波一個(gè)是高頻信號(hào)作為載波信號(hào) ,用來模擬傳感器實(shí)驗(yàn)主機(jī)箱提供的音頻振蕩信號(hào) ,另一個(gè)是低頻信號(hào)作為調(diào)制信號(hào) ,它同時(shí)也是用來模擬金屬箔應(yīng)變式傳感器所測(cè)得的振動(dòng)源的原始振動(dòng)信號(hào)。經(jīng)低通濾波得到輸出信號(hào)為 : ? ???? ???? ttUUtu rcrmimo )(c osc os21)( (43) 乘法器后接的低通濾波器的截止頻率遠(yuǎn)小于和頻 rc ??? 時(shí) ,上式中的高頻分量 ? ?? ???? ?? trcc o s 項(xiàng)將被低通濾波器大大衰減 ,而只有差額信號(hào)項(xiàng)? ?? ???? ?? trcc o s 輸出。如果同步信號(hào)和發(fā)送端的頻率及相位有一定的偏差 ,將會(huì)使恢復(fù)出來的調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生失真。雙邊帶調(diào)幅解調(diào)器結(jié)構(gòu)如圖 41所示。經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩波稱為已調(diào)波。 則雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的 數(shù)學(xué)表示式為 : ttukuuckutu ccmmD S B ?c o sc o s)( ??? ?? (41) 式中 : k 為乘積電路的電路常數(shù) ； tuku cmm ?? cos 為雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的振幅 ,它與調(diào)制信號(hào)成正比。雙邊帶信號(hào)也可以用載波和調(diào)制信號(hào)直接相乘得到 [8]。若控制量是高頻振蕩波的幅值 ,則稱為調(diào)幅 (AM) ； 若控制量是高頻振蕩波的頻率或相位 ,則稱為調(diào)頻 (FM) 或調(diào)相 ( PM) 。這樣的變換過程稱為調(diào)制與解調(diào) ,已被廣泛用于傳感器的調(diào)理電路中。從放大處理來看 ,直流放大有零漂和級(jí)間耦合等問題。 為增加系統(tǒng)功能，在虛擬信號(hào)發(fā)生器的程序中，同一個(gè) While 循環(huán)內(nèi)加入兩個(gè)基本函數(shù)發(fā)生器，所以也就有了前面板上所標(biāo)識(shí)的“常用信號(hào)選擇 1”與“常用信號(hào)選擇 2”，但它們屬同一個(gè)信號(hào)源，因?yàn)閮蓚€(gè)基本函數(shù)發(fā)生器的信號(hào)來源于同一組采樣信息。 利用 while 循環(huán)中添加移位江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 16 頁 共 37 頁 寄存器功能，使波形得到動(dòng)態(tài)顯示。 基本函數(shù)發(fā)生器各接線端如圖 32 所示，分別有信號(hào)類型、頻率、幅值、相位、采樣信息、信號(hào)輸出等端口，在連接程序 框圖是，接線端對(duì)應(yīng)連接。如圖31 所示 是虛擬 信號(hào)發(fā)生器前面板 的 設(shè)計(jì) 。如在下拉菜單“常用信號(hào)選擇 1”中選擇的是 正弦波 ，通過旋鈕 滑動(dòng)桿 來調(diào)節(jié)正弦幅值，在波形顯示器中也會(huì)得到相應(yīng)的體現(xiàn)；頻率也可以類似地調(diào)節(jié)， 其 數(shù)據(jù)變化對(duì)輸出信號(hào) 波形的影響都 會(huì) 在前面板上 的波形 圖中 顯示出來。 虛擬信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì) ． 1 虛擬信號(hào)發(fā)生器前面板的設(shè)計(jì) 虛擬信號(hào)發(fā)生器 主要運(yùn)用 基本函數(shù)發(fā)生器 和下拉列表相結(jié)合， 實(shí)現(xiàn) 對(duì) 信號(hào)正弦波、方波、三角波、鋸齒波的 產(chǎn)生與 選擇，并在波形顯示器 輸出。 而使用 LabVIEW 編程產(chǎn)生的虛擬信號(hào)發(fā)生器可以穩(wěn)定的產(chǎn)生虛擬波形，圖 形化顯示在波形圖上，并且相應(yīng)的參數(shù)可以調(diào)節(jié)。 圖 211 打開信號(hào)發(fā)生器程序框圖的設(shè)計(jì) 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 13 頁 共 37 頁 圖 212 打開信號(hào)調(diào)幅解調(diào)程序框圖的設(shè)計(jì) 圖 213 打開數(shù)據(jù)采集與分析程序框圖的設(shè)計(jì) 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 14 頁 共 37 頁 第 3 章 虛擬信號(hào)發(fā)生器 的 實(shí)現(xiàn) 3． 1 信號(hào)發(fā)生器的介紹 信號(hào)發(fā)生器一般 是 指 能 自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等電壓波形的