基于虛擬儀器技術(shù)的相位差測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2024-11-11 12:59本頁(yè)面
【正文】 R x n x nNR y n y nNR x n y nN????????????正弦信號(hào)發(fā)生器 DAQ 數(shù)據(jù)采集卡 接口總線 PC機(jī) 11 圖 51 正反饋放大電路的方框圖 圖 52 正弦波振蕩電路的方框圖 從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，正弦波振蕩電路就是一個(gè)沒(méi)有輸入信號(hào)的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正弦反饋放大電路。若周期信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)的離散計(jì)算式所取的總點(diǎn)數(shù)不等于整周期，會(huì)給測(cè)量帶來(lái)誤差，同時(shí)交流信號(hào)的頻率不穩(wěn)定也會(huì)引起測(cè)量誤差。 兩個(gè)信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)為 （ 3） 可以很容易發(fā)現(xiàn)，噪 聲和信號(hào)相關(guān)的機(jī)率很小，并且兩個(gè)噪音是隨機(jī)的，它們之間相關(guān)的機(jī)率更小。 相關(guān)法 相關(guān)法原理 兩個(gè)同頻率的正弦信號(hào)在延時(shí) ? = 0 時(shí)的互相關(guān)函數(shù)值與其相位差的余弦值成正比，根據(jù)這一原理我們可以先測(cè)得自相關(guān)函數(shù)，然后算出相位差。 相位測(cè)量通常是比較兩個(gè)頻率相同的振蕩信號(hào) , 測(cè)量它們之間的相位差 , 即相對(duì)相位。式 (1)表明 ,相位是時(shí)間t的線性函數(shù) , 0U 則是當(dāng) t=0時(shí)相位 , 稱為初始相位。 （ 8） 觸發(fā)：可分為內(nèi)觸發(fā)和外觸發(fā)兩種，指定啟動(dòng) AD轉(zhuǎn)換方式。 （ 7） 增益：輸入信號(hào)的放大倍數(shù)，分為程控增益和硬件增益，通過(guò)數(shù)據(jù) 采集卡 的電壓放大芯片將 AD 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行固定倍數(shù)的放大。5V 、 177。 （ 5） 精 度：測(cè)量值和真實(shí)值之間的誤差，標(biāo)稱數(shù)據(jù) 采集卡 的測(cè)量準(zhǔn)確程度，一般用滿量程 (FSR， full scale range)的百分比表示，常見(jiàn)的如 %FSR、 %FSR 等，如滿量程范圍為 0~10V，其精度為 %FSR，則代表測(cè)量所得到的數(shù)值和真實(shí)值之間的差距在10mv 以內(nèi)。 （ 4） 分辨率： 采樣數(shù)據(jù) 最低位所代表的 模擬 量的值，常有 12 位、 14 位、 16 位等，（ 12 位分辨率 ， 電壓 5000mV） 12位所能表示的數(shù)據(jù)量為 4096（ 2 的 12次方），即 177。做數(shù)據(jù)緩沖， 存儲(chǔ)量 不大，速度快 ,RAM 是 隨機(jī)存取內(nèi)存 的簡(jiǎn)稱。有 緩存 可以設(shè)置采樣頻率，沒(méi)有則不可以。它用赫茲（ Hz），常有 100K、 250K、 500K、 800K、 1M、 40M等 。常用的有單端 32 路/差分 16 路、單端 16 路 /差分 8路 。 數(shù)據(jù) 采集卡 ，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集 (DAQ)功能的 計(jì)算機(jī) 擴(kuò)展卡，可以通過(guò) USB、 PXI、 PCI、 PCI Express、火線 (1394)、 PCMCIA、 ISA、 Compact Flash、 48 23 以太網(wǎng) 、各種 無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 等總線接入 個(gè)人計(jì)算機(jī) 。 圖 22 工具模板 圖 23 控件模板 圖 24 函數(shù)模板 數(shù)據(jù)采集卡介紹 數(shù)據(jù)采集 (DAQ)，是指從 傳感器 和其它待測(cè)設(shè)備等 模擬 和 數(shù)字 被測(cè)單元中自動(dòng)采非電量或者電量信號(hào)，送到 上位機(jī) 中進(jìn)行分析，處理。利用這些模板來(lái)構(gòu)成程序框圖，從而實(shí)現(xiàn)一定的算法。 函數(shù)模板如圖 24 所示，它用于設(shè)計(jì)程序框圖。利用這些模板可以給 7 前面板增加輸入控件和輸出指示器。 控件模板如圖 23 所示，它用于 對(duì)前面板的設(shè)計(jì)。 工具模板如圖 22 所示，它包括許多工具，這些工具，用于 VI的創(chuàng)建、修改和調(diào)試。 LABVIEW 編程環(huán)境 與一般的程序相比， LABVIEW 提供了三個(gè)浮動(dòng)的圖形化工具模板，分別是工具模板、控制模板和功能模板。前面板用來(lái)設(shè)計(jì)儀器的用戶界面，在前面板上放置一些輸入及輸出控件，它就像真實(shí)儀器的前面板，是一 個(gè)人機(jī)友好互動(dòng)的橋梁。 6 LABVIEW 界面介紹 剛打開(kāi) LABVIEW 會(huì)顯示啟動(dòng)面板，該頁(yè)面包括新建、打開(kāi)、幫助、在線支持等選項(xiàng)，可以完成項(xiàng)目的新建和已有項(xiàng)目的打開(kāi)的基礎(chǔ)操作。 圖 21 中采集采集處理模塊的任務(wù)是數(shù)據(jù)的調(diào)理采集；數(shù)據(jù)分析模塊負(fù)責(zé)分析處理數(shù)據(jù)；結(jié)果表達(dá)模塊要將采集到的數(shù)據(jù)和分析后的結(jié)果表達(dá)出來(lái)。圖 21 為其內(nèi)部功能框圖。采用虛擬儀器技術(shù)，通過(guò)把各種硬軟件以及附備件進(jìn)行合理搭配，就可以將計(jì)算機(jī)變成一臺(tái)綜合的測(cè)試儀器，在各種測(cè)試和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中得以應(yīng)用。 虛擬儀器是測(cè)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)深層次相結(jié)合的產(chǎn)物，它使測(cè)量?jī)x器與計(jì)算機(jī)的界線模糊了。所謂虛擬儀器是在以計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)定義的、具有虛擬儀器面板的、測(cè)試功能由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。其次，本設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于高校教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室研究，方便使用。 課題研究的意義 本設(shè)計(jì)以 labview 為中心，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡采集和處理信號(hào)，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)相位差的測(cè)量。 軟件測(cè)量方法正逐漸替代傳統(tǒng)的相位差測(cè)量方法。電路的噪聲、干擾信號(hào)及溫漂，都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤 差。 信號(hào)相位差的測(cè)量在電工技術(shù)、智能控制、工業(yè)自動(dòng)化、通訊及電子技術(shù) 等技術(shù)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。 模擬方法精度高，但是電路復(fù)雜；數(shù)字方法是根據(jù)計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)求相位差 ，先 用計(jì)數(shù)脈沖 來(lái) 填充相位差脈沖，然后計(jì)算計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)。用戶在使用過(guò)程中可以根據(jù)自己的需要添加或刪除儀器功能，來(lái)滿足各種需求和各種環(huán)境。 虛擬儀器把電子技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、軟件技術(shù)結(jié)合起來(lái)，不僅繼承了傳統(tǒng)儀器的已有功能，而且增加了許多傳統(tǒng)儀器不能達(dá)到的先進(jìn)功能。儀器經(jīng)歷了模擬儀器、數(shù)字化儀器、嵌入式系統(tǒng)儀器和智能儀器的發(fā)展階段；隨著學(xué)科門類的交叉發(fā)展不斷涌現(xiàn)出新的測(cè)試領(lǐng)域；在實(shí)踐中不斷應(yīng)用了新的測(cè)試?yán)碚摗y(cè)試方法；設(shè)計(jì)結(jié)
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